Nghiên cứu về Phản ứng Cycloaddition Formal [3 + 3] trong Tổng hợp Sản phẩm Tự nhiên

Luận án tiến sĩ nghiên cứu applications of the formal oxa 3 3 cycloaddition to natural product synthesis, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề xuất giải pháp khoa

Trường đại học

University of Minnesota

Chuyên ngành

Chemistry

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

thesis

2006

232
3
0

Phí lưu trữ

55 Point

Mục lục chi tiết

Acknowledgments

Abstract

1. CHƯƠNG 1: FORMAL [3 + 3] CYCLOADDITION REACTION CATALYZED BY LEWIS ACIDS

1.1. Introduction

1.3. Lewis Acids and Formal [3 + 3] Cycloaddition

1.4. Initial Developments

2. CHƯƠNG II: SYNTHESES OF CHROMENES AND CHROMANES

2.3. Rhododaurichromanic Acid A & B and Daurichromenic Acid

2.6. Previous Work: Hongoquercin A and B

2.7. Approaches to Chiral Chromanoids

2.8. Our Approach To Chromenes and Chromanes

2.9. Total Syntheses of Rhododaurichromanic Acids A & B and Methyl Ester of Daurichromenic Acid

2.10. Total Synthesis of Hongoquercin A

2.11. Polyene Cyclization and Cationic [2 + 2] Cycloaddition

2.12. Approach Toward Hongoquercin B

3. CHƯƠNG III: DALDINIAPYRONE AND ANNULARINS

3.1. Introduction

3.5. Overall Conclusion

3.6. Selected NMR Spectra

Appendix

List of Abbreviations

Tóm tắt

I. Phản ứng Cycloaddition Formal 3 3 Tổng quan và ứng dụng

Phản ứng cycloaddition và annulation vẫn là một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng các hợp chất vòng. Một đặc điểm hấp dẫn khiến các phản ứng này trở thành một công cụ tổng hợp mạnh mẽ là khả năng tạo nhiều liên kết đồng thời một cách thuận tiện với khả năng kiểm soát vùng và lập thể, dẫn đến các carbocycle và heterocycle đa vòng. Trong nhiều năm, phòng thí nghiệm đã nghiên cứu phản ứng cycloaddition formal [3 + 3]. Đây là một phản ứng ngưng tụ xảy ra giữa một aldehyde không bão hòa và một 1,3-diketone hoặc tương đương. Phản ứng tạo ra một 2H-pyran hoặc 2H-pyridine mới hợp nhất với diketone. Phản ứng này có thể được sử dụng trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên. Chương I của luận án tập trung vào các phát triển mới trong lĩnh vực phản ứng oxa-[3 + 3] cycloaddition, đặc biệt là phiên bản xúc tác axit Lewis của phản ứng này. Phạm vi tổng hợp và những hạn chế của phương pháp mới này được thảo luận.

1.1. Lịch sử phát triển của Cycloaddition Formal 3 3

Phản ứng Cycloaddition Formal [3+3] trải qua nhiều giai đoạn phát triển. Ban đầu, các phản ứng Michael được thực hiện bằng cách đun hồi lưu hợp chất 5 và 6 trong pyridine, sản phẩm ngưng tụ 7 được chuyển thành methyl ketals vòng tương ứng bằng cách đun hồi lưu trong metanolic HCl. Sau đó, các phản ứng này được loại bỏ để cung cấp hợp chất 8. Quá trình này đòi hỏi các điều kiện khắc nghiệt, và thêm một bước loại bỏ để tạo ra một sản phẩm kiểu [3 + 3]. De Groot đã nghiên cứu phản ứng giữa 1,3-diketone vòng và một œ,B-unsaturated aldehyde. Khi dicarbonyl 9 và aldehyde 10 được đun hồi lưu trong pyridine khô, sản phẩm vòng hóa 11 từ phản ứng cộng 1,2 được thu được với hiệu suất cao.

1.2. Cấu trúc và cơ chế phản ứng Cycloaddition

Về cơ chế, phản ứng này diễn ra theo trình tự như trong Sơ đồ 1. Đây là một quá trình song song bao gồm quá trình ngưng tụ loại Knoevenagel từng bước giữa muối iminium œ,B-không bão hòa 1 và một diketone tương đương 2. Quá trình này bao gồm phản ứng cộng C-1,2 sau đó là loại bỏ B. Vòng đóng điện tử 6n của 1-oxatriene 3 dẫn đến sự hình thành của 1-oxadecalin 4. Kết quả của quá trình này là sự hình thành của hai liên kết σ mới ngoài việc tạo ra một trung tâm lập thể mới liền kề với dị tố. Nó có thể được coi là tương đương chính thức của một phản ứng cycloaddition [3 + 3], trong đó ba nguyên tử carbon của muối iminium œ,B-không bão hòa 1 đã được thêm vào hai nguyên tử carbon và một nguyên tử oxy của diketone.

II. Thách thức trong Nghiên cứu Phản ứng Cycloaddition 3 3

Bất chấp tiềm năng tổng hợp của phản ứng cycloaddition formal [3 + 3], các ứng dụng vẫn còn hạn chế do các con đường phản ứng cạnh tranh bắt nguồn từ phản ứng cộng 1,2 so với phản ứng cộng 1,4, cũng như phản ứng cộng C so với phản ứng cộng O. Nhóm nghiên cứu quan tâm đến phản ứng này chủ yếu vì tiềm năng ứng dụng của nó vào tổng hợp hoàn toàn arisugacin A. Cùng thời điểm nhóm nghiên cứu bắt đầu điều tra phản ứng này, nhóm Hua đã báo cáo một nghiên cứu thanh lịch sử dụng enals vòng, chẳng hạn như 22 và 23 (Sơ đồ 5). Một đóng góp lớn đã được thực hiện bằng cách sử dụng L-prolin làm chất xúc tác phù hợp, vì nó mang lại hiệu suất cao hơn của các chất cộng vòng mong muốn 24 và 25.

2.1. Vấn đề về tính chọn lọc vùng và lập thể

Việc hình thành chất cộng vòng 25 như một đồng phân duy nhất gợi ý rằng phản ứng này có thể đảo ngược vì một đồng phân thuận lợi hơn về mặt nhiệt động lực học đã được hình thành. Điều này cũng đặt ra một vấn đề về việc phát triển một phiên bản bất đối xứng của phản ứng cycloaddition [3 + 3]. Việc tạo ra một trung tâm lập thể mới sẽ gặp khó khăn để thực hiện một cách chọn lọc lập thể nếu phản ứng có thể đảo ngược và oxatriene tham gia, vì nó sẽ cân bằng thành hỗn hợp 1:1.

2.2. Giới hạn về điều kiện phản ứng và hiệu suất

Các nghiên cứu trước đây cho thấy cần có nhiệt độ cao (80 °C - 150 °C) trong hầu hết các trường hợp và cần phải tạo ra các chất trung gian iminium trước khi thêm diketone để kiểm soát độ chọn lọc vùng và tăng cường hiệu suất tổng thể. Nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm một phương pháp tổng quát hơn, đơn giản hơn và tiến hành trong điều kiện phản ứng ôn hòa hơn. Việc khám phá việc sử dụng các axit Lewis là một câu trả lời.

III. Ứng dụng Axit Lewis trong Phản ứng Cycloaddition Formal

Khi những nỗ lực sử dụng một số axit Lewis làm chất xúc tác trong phản ứng cycloaddition formal [3 + 3] diễn ra mạnh mẽ, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng có hai báo cáo trong tài liệu đề cập đến vấn đề này. Lee đã báo cáo tổng hợp 2H-pyrans bằng các phản ứng xúc tác indium(III) chloride của các hợp chất 1,3-dicarbonyl với một loạt các aldehyde œ,B-không bão hòa với hiệu suất vừa phải. Phản ứng của diketone 9 với crotyl aldehyde trong acetonitrile đun hồi lưu trong 4 giờ với sự có mặt của 50 mol % indium(IID) chloride tạo ra hợp chất 11 với hiệu suất 70%. Các phản ứng của 4-hydroxycoumarin 5 và 3-hydroxy-1H-phenalen-1-one 26 với một số enals cũng đã được kiểm tra.

3.1. Ưu điểm của xúc tác Axit Lewis so với phương pháp truyền thống

Sơ đồ 8 minh họa nỗ lực đầu tiên với một axit Lewis, BF3-OEt, làm chất xúc tác cho phản ứng cycloaddition [3 + 3] giữa enal 31 và một diketone vòng đơn giản 32. Chất cộng vòng mong muốn 33 đã thu được với hiệu suất rất cao 95%. Trên thực tế, không có sản phẩm nào khác được phát hiện bằng NMR. Quan trọng hơn, quy trình đã được đơn giản hóa so với phản ứng cycloaddition [3 + 3] cổ điển. Chỉ cần một quy trình xử lý bằng nước tiêu chuẩn, việc trung hòa BF3;-OEt bằng NaHCO; bão hòa trong nước được thực hiện, sau đó là sấy khô. Hợp chất 33 không được tinh chế thêm. Nó rất tinh khiết, theo NMR và LCMS và được thu thập dưới dạng dầu không màu, không có bất kỳ màu vàng nào, như thường thấy với các chất cộng vòng [3 + 3] cổ điển, ngay cả sau khi sắc ký cột flash và xử lý than hoạt tính.

3.2. Điều kiện phản ứng tối ưu và phạm vi ứng dụng

Để tìm ra các điều kiện tối ưu và điều tra phạm vi của phương pháp mới, nhóm nghiên cứu quyết định ban đầu nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ. Nhiệt độ thấp hơn là điều cần thiết để giảm thiểu sự cân bằng nhằm có bất kỳ cơ hội nào cho phiên bản bất đối xứng của phản ứng cycloaddition [3 + 3]. Cùng một phản ứng giữa 31 và 32 như trong Sơ đồ 8 diễn ra suôn sẻ ở 0 °C để cung cấp chất cộng vòng mong muốn. Tuy nhiên, đã quan sát thấy sự giảm hiệu suất, 86% so với 95%. Điều này có thể là do phản ứng chậm hơn, vì một số nguyên liệu ban đầu, enal 31, đã được nhìn thấy trong 'H NMR thô.

IV. Tổng hợp Sản phẩm Tự nhiên bằng Cycloaddition Formal 3 3

Ứng dụng của phản ứng Cycloaddition Formal [3+3] trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên là một lĩnh vực đầy hứa hẹn. Các sản phẩm tự nhiên phức tạp với cấu trúc vòng có thể được tạo ra một cách hiệu quả thông qua phản ứng này. Ví dụ, rhododaurichromanic acid A/B và các hợp chất liên quan đã được tổng hợp bằng cách sử dụng phản ứng oxa-[3 + 3] cycloaddition. Các nghiên cứu tổng hợp toàn phần khác bao gồm việc tổng hợp daldiniapyrone và annularins.

4.1. Tổng hợp Rhododaurichromanic Acid A B

Chương II mô tả các phương pháp tổng hợp hướng tới chromenes và chromanes có nguồn gốc tự nhiên. Tổng hợp hoàn toàn các hợp chất như axit rhododaurichromanic A và B, methyl ester của axit daurichromenic và hongoquercin A được thảo luận chi tiết. Các chu kỳ polyene loại exo bất thường và phản ứng cycloaddition [2 + 2] cation độc đáo cũng được thảo luận, thông qua các tổng hợp phân kỳ của axit rhododaurichromanic A và hongoquercin A.

4.2. Tổng hợp Daldiniapyrone và Annularins

Chương III mô tả việc tổng hợp daldiniapyrone, annularin B và F. Việc xây dựng các cấu trúc vòng phức tạp này dựa vào phản ứng Cycloaddition Formal [3+3] như một bước quan trọng. Chương này cũng trình bày các kết quả và thảo luận chi tiết về các phản ứng tổng hợp, cùng với kết luận tổng thể và các tài liệu tham khảo liên quan.

V. Ảnh hưởng của Nhóm Thế đến Tính Chọn Lọc của Cycloaddition

Các nhóm thế trên các chất phản ứng có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính chọn lọc vùng và lập thể của phản ứng cycloaddition. Hiểu được những ảnh hưởng này là rất quan trọng để thiết kế các chiến lược tổng hợp hiệu quả. Các nghiên cứu đã khám phá ảnh hưởng của các nhóm thế khác nhau trên cả enal và diketone, và cách chúng ảnh hưởng đến kết quả của phản ứng.

5.1. Ảnh hưởng của nhóm thế điện tử đến regioselectivity

Các nhóm rút điện tử trên enal có xu hướng định hướng phản ứng để cộng vào vị trí carbon β. Ngược lại, các nhóm cho điện tử có thể thúc đẩy phản ứng cộng vào vị trí carbon α. Hiểu được những hiệu ứng này cho phép các nhà hóa học điều chỉnh cẩn thận các nhóm thế để đạt được độ chọn lọc vùng mong muốn.

5.2. Ảnh hưởng của nhóm thế cồng kềnh đến diastereoselectivity

Các nhóm thế cồng kềnh có thể tạo ra sự khác biệt về không gian và ảnh hưởng đến diastereoselectivity của phản ứng. Nhóm thế lớn có thể ưu tiên sự hình thành của một diastereomer hơn diastereomer kia, dẫn đến sự kiểm soát lập thể được cải thiện.

VI. Tương lai của Cycloaddition Formal 3 3 Nghiên cứu và ứng dụng

Phản ứng Cycloaddition Formal [3+3] tiếp tục là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực, với những phát triển mới nổi lên thường xuyên. Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các chất xúc tác hiệu quả hơn, khám phá các phạm vi chất nền mới và khám phá các ứng dụng mới trong tổng hợp hữu cơtổng hợp sản phẩm tự nhiên.

6.1. Phát triển xúc tác bất đối xứng cho Cycloaddition Formal

Phát triển chất xúc tác bất đối xứng có thể cho phép tổng hợp chọn lọc lập thể của các phân tử chiral thông qua phản ứng Cycloaddition Formal [3+3]. Điều này sẽ mở ra những con đường mới để tổng hợp hữu cơ các hợp chất phức tạp với độ tinh khiết quang học cao.

6.2. Nghiên cứu các phản ứng Domino và Cascade Cycloaddition

Kết hợp phản ứng Cycloaddition Formal [3+3] với các phản ứng khác trong trình tự domino hoặc cascade có thể cho phép xây dựng các cấu trúc phức tạp một cách hiệu quả cao. Các chiến lược như vậy có thể đặc biệt có giá trị trong tổng hợp toàn phần sản phẩm tự nhiên.

27/05/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

UNIVERSITY OF MINNESOTA This is to certify that I have examined this copy of a doctoral thesis by Aleksey Valeryevich Kurdyumov and have found that it is complete and satisfactory in all respects, and that any and all revisions required by the final examining committee have been made. Hsung Signature of Facyfty AdvisoP ð$~4ƒ- 2000 Date GRADUATE SCHOOL Applications of the Formal Oxa-[3 + 3] Cycloaddition to Natural Product Synthesis A THESIS SUBMITTED TO THE FACULTY OF THE GRADUATE SCHOOL OF THE UNIVERSITY OF MINNESOTA BY Aleksey Valeryevich Kurdyumov IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY Prof. Hsung, Advisor May 2006 UMI Number: 3220012 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction.

In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted. Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3220012 Copyright 2006 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved.

This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 © Aleksey Valeryevich Kurdyumov 2006 Acknowledgments First and foremost, I want to thank my wife, Yelena and both of my daughters, Yekaterina and Victoria, for their emotional support during the writing of this thesis and through my time as a graduate student. I also thank my advisor, Dr.

Hsung for his input into my development and for giving me the exiting projects. I appreciate his kindness and understanding along the way, and for putting up with me for all this time. I want to thank my undergraduate advisor, Dr. Brisbois, for taking me into his lab, as a second-year student at Hamline University and getting me interested in synthetic organic chemistry, and for allowing me to continue research in his lab at Macalester College.

I want to acknowledge my academic advisor at Hamline University, Dr. John Matachek, for bribing me with money through MacCorkle Scholarship. This changed my major from Biology to Chemistry in a flash. All members of Dr.

Richard Hsung group deserve thanks. In particular, I want to thank, Dr. Kevin Cole, Dr. Lichen Shen and Dr.

Yu Tang for being my lab partners; Aleksey Gerasyuto for help with computations and useful conversations; Nan Lin, Jacob Swidorski, Nadja Sydorenko and Glen Gullickson, for their help with one of the projects. In addition, I want to thank Dr. Victor Young for his invaluable help with obtaining crystal structure; Dr. Letitia Yao for her help with my NMR questions; Dr.

Christopher Leitheiser for teaching me how to use prep HPLC; Dr. Dana Reed for training me on HRMS. Dedicated to Yelena il Abstract 171 words Aleksey Valeryevich Kurdyumov, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455 Advisor: Richard P. Hsung For several years in our laboratory we have investigated the formal [3 + 3] cycloaddition.

This is a condensation reaction that occurs between an unsaturated aldehyde and a 1,3-diketone or equivalent. The reaction results in a new 2H-pyran or 2H-pyridine fused to the diketone. Chapter I of this thesis concentrates on new developments in the area of oxa-[3 + 3] cycloaddition reaction, in particular, Lewis acid catalyzed version of this reaction. Synthetic scope and limitations of this new methodology are discussed.

Chapter II describes synthetic approaches towards naturally occurring chromenes and chromanes. Our total syntheses of such compounds, rhododaurichromanic acid A and B, methyl ester of daurichromenic acid and hongoquercin A, are discussed in detail. Unusual, exo-type polyene cyclization and unique cationic [2 + 2] cycloaddition are also discussed, through divergent syntheses of rhododaurichromanic acid A and hongoquercin A. Total syntheses of daldiniapyrone, annularin B andF are described in the last chapter.

11 Table of Contents Acknowledgemenfs. --- cọ nọ như i ˆ 0y Lm. iii Table of Contents.cccscssccsscssecesccsscesccnscescescesssensenseessesoescoes iv List of AbbrevÏafÏons. co cu nu ng 0 n0 vỉ Chapter I.

Formal [3 + 3] Cycloaddition Reaction Catalyzed by Lewis AcÏds. ch nh nh kg 1 1. on HH nh nha 3 1.3 Lewis Acids and Formal [3 + 3] Cycloaddition.5 The Scope and Synthetic Value. HH HH nh nh ea ees 21 1.

HH nh kh nh sy 32 1. HH HH nh Km vê 33 1. cà cv ii 35 Chapter II. Syntheses of Chromenes and Chromanes.- nee cene eee TH SH ng KH nh nh hy vn 43 2.3 Rhododaurichromanic Acid A & B and Daurichromenic Acid.5 Previous Work: Rhododaurichromanic Acid A & B and Daurichromenic ÁGCId.

TH n nh kg 52 2.6 Previous Work: Hongoquercin A and B.7 _ Approaches to Chiral Chromanoids.8 Our Approach To Chromenes and Chromanes.9 _ Total Syntheses of Rhododaurichromanic Acids A & B and Methyl Ester of Daurichromenic Acid.10 Total Synthesis of Hongoquercin A.11 Polyene Cyclization and Cationic [2 + 2] Cycloaddition.12 Approach Toward Hongoquercin B. HS HH teen enna ene Ki kế 108 2.c se 111 Chapter III. Daldiniapyrone and Annularins. ch HH nh n nh e nena es 143 3.

ch kh kg 146 3. Results and DIisCussion. ch nh Hy 155 3.5 Overall ConcÌuSion. HH HH ene khe, 156.

ecce ccc ee eee e nent nena e eee eeneeeseneeneeneeneenenaess 157 3. Selected NMR Spectra. , 166 Chapter I NMR Spe€CfTA.cQQQ eee HH HH HH nh nh ru 167 Chapter II NMR Sp€ctra.cQQQnn HH ene eee enn eenees 170 Chapter TI NMR Spectra. ch kg 204 Appendix IT.---Q Ăn nh rap 218 Abbreviations A Angstrom(s) Ac Acetyl anhyd anhydrous APCI Atmospheric pressure chemical ionization aq Aqueous Ar Aryl Bn Benzyl BTEAC Benzyltriethylammonium chloride n-Bu normal-Butyl t-Bu tert-Butyl cat.

Catalytic calcd calculated Cy Cyclohexyl ỗ Chemical shift in ppm d day(s) dba Dibenzylidene acetone dppf bis-(Diphenylphosphino) ferrocene DBU 1,8-Diazabicyclo[4.0]undec-7-ene DCM Dichloromethane DDQ 2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone DEAD diethyl azodicarboxylate DET diethyl tartrate DIBAL-H Diisobuty] aluminum hydride DMAP 4-Dimethylamino pyridine DMF Dimethylformamide DME 1,2-Dimethoxyethane DMP Dess-Martin periodinane, 2,2-dimethoxypropane, or 3,4-dimethoxyphenyl DMSO dimethyl sulfoxide ee enantiomeric excess vì ESI Electrospray ionization Et Ethyl EtOAc Ethyl acetate equiv Equivalent FTIR Fourier transform infrared absorption spectroscopy GC Gas chromatography hour(s) [H] Reduction HMDS bis(trimethylsilyl)amide HMPA Hexamethylphosphoric triamide hv Irradiation with light HPLC High-pressure liquid chromatography HRMS High resolution mass spectroscopy Hz Hertz Im Imidazole IR Infrared absorption spectroscopy iPr Isopropyl Spin-spin coupling constant in hertz KHMDS Potassium bis(trimethylsilyl)amide LAH Lithium aluminum hydride LCMS Liquid chromatography/mass spectroscopy LDA Lithium diisopropyl amide mCPBA m-Chloroperbenzoic acid Methyl] MEM 2-methoxyethoxymethyl MHz Megahertz mmol Millimoles mol Moles MOM Methoxymethyl mp Melting point Vil MPLC Medium pressure liquid chromatography ms Molecular sieves NaHMDS Sodium bis(trimethylsilylamide NBS N-Bromosuccinimide NCS N-Chlorosuccinimide NMO N-Methylmorpholine-N-oxide NMR Nuclear magnetic resonance spectrometry nOe Nuclear Overhauser effect Nu Nucleophile [O] Oxidation PEG Polyethylene glycol Ph Phenyl PhH Benzene PhMe Toluene pip Piperidine PM3 Parameterized Model 3 PMB 4-Methoxybenzyl ppm Parts per million PPTS Pyridinium para-toluene sulfonate p-Tol Para tolyl py Pyridine Ry Retention factor rt Room temperature sat Saturated SEM 2-(trimethylsily])ethoxymethyl TBAF Tetra-N-butylammonium fluoride TBHP tert-Butylhydroperoxide TBDPS tert-Butyldiphenylsilyl TBS tert-Butyldimethylsilyl TES Triethylsilyl Vill TESH Triethylsilane TEMPO Tetramethylpiperdinyloxy free radical TẾ Trifluoromethanesulfonate TFA Trifluoroacetic acid TFAA Trifluoroacetic anhydride THF Tetrahydrofuran TIPS Triisopropylsilyl TLC Thin layer chromatography TMEDA N, N, N’, N’-tetramethylethylenediamine TMS Trimethylsilyl or tetramethyl silane TOF/MS Time of flight mass spectroscopy tol Toluene TPAP Tetra-N-propylammonium perruthenate TsOH para-Toluene sulfonic acid 1X Chapter I: Introduction and Background Chapter I Formal [3 + 3] Cycloaddition Reaction Catalyzed by Lewis Acids 1.1 Introduction Cycloaddition and annulation reactions remain a widely used method for the construction of cyclic compounds. An attractive feature, which makes these reactions a powerful synthetic tool, is their ability to conveniently build multiple bonds simultaneously with regio- and stereochemical control leading to polycyclic carbocycles and heterocycles. For several years in our laboratory we have been investigating a formal [3 + 3] cycloaddition reaction.' During this time we have demonstrated the versatility of the [3 + 3] cycloaddition reaction and also applied it to syntheses of several natural products.ˆ“ © AcO Xã Oo NR, O ae | C-1,2-addition ị | ie ⁄ X | Rị X Rạ X 'Rị Ro 2 4 X= OH or NP oo P= protecting group B-elimination O Ôn lọ) electrocyclic bề ring-closure Oo R1 x R RLt. Chapter I: Introduction and Background Mechanistically, this reaction proceeds through the sequence shown in Scheme 1.

This is a tandem process that involves a step-wise Knoevenagel-type condensation between an œ,B-unsaturated iminium salt 1 and a diketone equivalent 2. This process consists of C-1,2-addition followed by B-elimination. 6n-electron electocyclic ring- closure of 1-oxatriene 3 leads to the formation of 1-oxadecalin 4. The result of this process is the formation of two new o-bonds in addition to generation of a new stereocenter adjacent to the heteroatom.

It can be considered formally an equivalent of a [3 + 3] cycloaddition in which the three carbon atoms of œ,B—unsaturated iminium salt 1 have been added to the two carbon atoms and one oxygen atom of diketone. The term [3 + 3] cycloaddition was adapted by us from Seebach’s work describing a Stork-type carbo-[3 + 3] annulation reaction between nitroalkenes and enamines.” Two types of hetero-[3 + 3] cycloadditions have been studied in our lab and we termed them aza-[3 + 3] and oxa-[3 + 3] which produce l-azadecalin and 1-oxadecalin respectfully. These reactions can be further classified as intermolecular or intramolecular. This Chapter gives a brief history of formal [3 + 3] cycloaddition reaction by providing summary of previous work in our, as well as, other research laboratories but predominantly focuses on new developments in the area of [3 + 3] cycloaddition.

In particular, it comprehensively describes our effort to develop a new Lewis acid catalyzed method and its advantages, as well as, limitations. Detailed experimental procedure is included at the end. Selected 'H NMR spectra could be found in the Appendix. Chapter I: Introduction and Background 1.° Michael type additions were carried out by refluxing 5 and 6 in pyridine and the condensation products 7 were converted to the corresponding cyclic methyl ketals by refluxing in methanolic HCl, followed by elimination to provide 8.

This transformation required harsh conditions; in addition, the reaction required an extra elimination step to produce a [3 + 3] type product. 6) OH Q CO ` Ri pyr, reflux OH HCl R' _1) MeOH, HO Ọ PM LA Ac;O, HCIO¿ en Co R2 _AoO.HOO, oO” *O 7 Scheme 2. The next step was taken several years later by de Groot, who studied the reaction between cyclic 1,3-diketone and an œ,B-unsaturated aldehyde as illustrates in Scheme 3.’ When dicarbonyl 9 and aldehyde 10 were refluxed in dry pyridine, high yields of the cyclized product 11 resulting from 1,2 addition were obtained. The use of enals proved to be crucial for the further development; it gave the reaction a new twist and also demonstrated the potential use of the [3 + 3] cycloaddition.

It was now a one-pot reaction capable of making oxadecalins, such as 11, in moderate to high yields. Unfortunately, we struggled to repeat these results in our laboratories. An important observation was also made. The condensation product 12, resulting from an acyclic dione 13 and enal 14, 3 Chapter I: Introduction and Background existed in both closed and open form.

Compounds 12 and 15 could be separated, but both gradually equilibrated to the original mixture. pyridine ẹ _ Tefux | NN 70% 0 11 O O _feflux pyridine | Sy __ seu O O 12 15 Scheme 3. Another maJor development came from the detailed study by Moreno-Mafias in 1985.° He disclosed the reaction that involved condensation of 6-methyl-4-hydroxy-2- pyrones 16 with œ,/đunsaturated aldehyde catalyzed by piperidinium acetate leading to a variety of products 17-21 (Scheme 4). These compounds, resulting from various competing pathways, were scrupulously isolated and analyzed.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Nghiên cứu về Phản ứng Cycloaddition Formal [3 + 3] trong Tổng hợp Sản phẩm Tự nhiên" cung cấp cái nhìn sâu sắc về một phương pháp tổng hợp quan trọng trong hóa học hữu cơ. Nghiên cứu này không chỉ làm rõ cơ chế phản ứng mà còn chỉ ra ứng dụng của phản ứng cycloaddition trong việc tổng hợp các sản phẩm tự nhiên, từ đó mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực hóa học.

Đối với những ai quan tâm đến hóa học hữu cơ, tài liệu này là một nguồn tài nguyên quý giá, giúp nâng cao hiểu biết về các phương pháp tổng hợp hiện đại. Để mở rộng thêm kiến thức, bạn có thể tham khảo các tài liệu liên quan như Luận văn hóa hữu cơ phương pháp tổng hợp corticosteroid phương pháp cộng hợp nitril hợp chất, nơi bạn sẽ tìm thấy thông tin về các phương pháp tổng hợp khác trong hóa học hữu cơ. Ngoài ra, tài liệu Nghiên cứu cơ chế phản ứng của axit fulminic hcno với một số tác nhân bằng phương pháp hóa học tính toán cũng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về cơ chế phản ứng trong hóa học. Cuối cùng, bạn có thể khám phá thêm về Nghiên cứu tổng hợp 2 amino 4 phenylthiazole và một số dẫn xuất azometin, tài liệu này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các dẫn xuất hóa học và ứng dụng của chúng.

Mỗi tài liệu đều là cơ hội để bạn khám phá và mở rộng kiến thức trong lĩnh vực hóa học hữu cơ.