Academic literature on the topic 'Gold (I) catalyzed Retro-cylopropanation'

Abstract A concise formal synthesis of racemic allocolchicine has been developed, centred on three principal transformations: a retro-Brook alkylation reaction to generate an arylsilane, a gold-catalysed arylative cyclisation to generate the B-ring via biaryl linkage, and a palladium-catalysed carbonylation of an aryl chloride to generate an ester. 1H NMR monitoring of the key gold-catalysed cyclisation step reveals that a powerful catalyst deactivation process progressively attenuates the rate of catalyst turnover. The origins of the catalyst deactivation have been investigated, with an uncatalysed side-reaction, involving the substrate and the iodine(III) oxidant, identified as the source of a potent catalyst poison. The side reaction generates 1–4% of a diaryliodonium salt, and whilst this moiety is shown not to be an innate catalyst deactivator, when it is tethered to the arylsilane reactant, the inhibition becomes powerful. Kinetic modelling of processes run at two different catalyst concentrations allows extraction of the partitioning of the gold catalyst between the substrate and its diaryliodonium salt, with a rate of diaryliodonium salt generation consistent with that independently determined in the absence of catalyst. The high partition ratio between substrate and diaryliodonium salt (5/1) results in very efficient, and ultimately complete, diversion of the catalyst off-cycle. Graphical Abstract

La cicloisomerización de 1,5-, 1,6- y 1,7-eninos catalizada por Au(I) y Au(III) ha sido desarrollada con un enfoque sintético y mecanístico. Los aportes hechos hasta el momento nos han permitido elucidar de modo general la reactividad de los complejos catiónicos de oro(I) (Esquema R1). Se demostró que en la ciclación de 1,6-eninos B1, la migración propargílica 1,5 del éter metílico tenía lugar originando la estructura base de los globuloles, una familia de productos naturales. Sin embargo al explorar la reactividad de 1,7- eninos C1, tuvo lugar una migración propargílica 1,6, dando lugar a la formación de benzo[C]fluorenos. Alternativamente con una sustitución similar en los eninos de partida utilizando los 1,6-eninos D1 (esquema R2) tuvo lugar una nueva reacción catalizada por oro. En este caso, un nuevo proceso de anulación catalizado por complejos catiónicos de oro(I) nos condujo a la formación de naftalenos 1,3-disustituidos E1 (esquema R2) Los naftalenos 1,3-disustituidos son una clase de compuestos no accesibles de manera convencional mediante acoplamiento cruzado o por sustitución electrófila aromática. Durante el estudio de anulación con D1, determinamos el mecanismo de esta reacción. Encontramos que este proceso tiene lugar vía cicloisomerización 6- endo-dig generando un dihidronaftaleno D2 (esquema R2), que tras migración [1,2] de hidógeno genera D3. Tras protodemetalación, genera el enol eter D4. Retro-ciclopropanación sobre D4 origina un naftaleno 1,3-bisustituido E1, junto con la formación de un carbeno libre de oro(I) G1 para dar lugar a un bisciclopropano tetracíclico F1. Esta es la primera vez que se observa el proceso de reto-ciclopropanación en química de oro.

La formació de carbens bencílics d’or(I) a partir de cicloheptatriens substituïts en la posició 7, a través de la reacció de retro-Buchner, ha aparegut recentment com una alternativa segura i versàtil a la descomposició de diazocompostos. No obstant, la formació de dits carbens requereix altes temperatures, limitant la seva aplicació. El treball d’aquest tesi doctoral s’ha dedicat a superar aquesta desavantatge i millorar la versatilitat de la transformació. Els derivats de 1H-ciclopropa[l]fenantrè, que s’assemblen al tautòmer norcaradiè del cicloheptatriè, es descomponen per donar lloc a carbens lliures mitjançant la irradiació amb llum. Es va investigar la formació de carbens d’or(I) amb derivats de fenantrè mitjançant la reacció de retro-Buchner. No obstant, no es va trobar cap millora significativa amb respecte l’ús de derivats de cicloheptatriè. Per altre banda, la generació de carbens al·lílics d’or(I) a partir de 7-alquenilcicloheptatriens, té lloc a temperatures significativament més baixes. Tenint en compte aquest fet, es va desenvolupar una reacció de ciclopropanació d’olefines per donar vinil-ciclopropans i vinil-aminociclopropans amb bons rendiments i elevada selectivitat per donar l’isòmer cis. Els derivats de 7-alquenil-cicloheptatriè es formen en un sol pas a partir d’aldehids i cetones emprant un nou reactiu del tipus Julia-Kocienski. Addicionalment, utilitzant tècniques experimentals i computacionals, es van estudiar els mecanismes mediats per or(I) de la reacció de retro-Buchner, de la ciclopropanació i de la reacció de epimerització dels vinil-ciclopropans. Això va permetre el desenvolupament d’un model esteroquímic avançat per a les reaccions de ciclopropanació catalitzades per or(I). El coneixement aportat per els estudis mecanístics i la síntesi millorada de derivats de cicloheptatriè van permetre la síntesi de derivats de cicloheptatriè més congestionats estèricament, què donen lloc a carbens d’or(I) a temperatura ambient i són el punt de partida per al desenvolupament d’una ciclopropanació enantioselectiva de gran aplicació.
La formación de carbenos bencílicos de oro(I) a partir de cicloheptatrienos sustituídos en la posición 7, a través de la reacción de retro-Buchner, ha surgido recientemente como una alternativa segura y versátil a la descomposición de diazocompuestos. Sin embargo, la formación de dichos carbenos tiene lugar a altas temperaturas, limitando su aplicación. El trabajo de esta tesis doctoral se dedicó a superar esta desventaja y a mejorar la versatilidad de la transformación. Los derivados de 1H-ciclopropa[l]fenantreno, que se asemejan al tautómero norcaradieno del cicloheptatrieno, se descomponen para dar lugar a carbenos libres mediante irradiación con luz. Se investigó la formación de carbenos de oro(I) con derivados de fenantreno, a través de la reacción de retro-Buchner. No obstante, no se encontró ninguna mejora significativa con respecto al uso de derivados de cicloheptatrieno. Por otro lado, la generación de carbenos alílicos de oro(I) a partir de 7-alquenil-cicloheptatrienos, tiene lugar a temperaturas significativamente más bajas. Dada esta observación, se desarrolló una reacción de ciclopropanación de olefinas para dar vinil-ciclopropanos y vinil-aminociclopropanos en buenos rendimientos y con elevada selectividad para el isómero cis. Los derivados de 7-alquenil-cicloheptatrieno son formados en un sólo paso a partir de aldehídos y cetonas utilizando un nuevo reactivo de tipo Julia-Kocienski. Adicionalmente, utilizando técnicas experimentales y computacionales, se estudiaron los mecanismos mediados por oro(I) de la reacción de retro-Buchner, de la ciclopropanación y de la reacción de epimerización de los vinilciclopropanos. Esto permitió el desarrollo de un modelo estereoquímico avanzado para las reacciones de ciclopropanación catalizadas por oro(I). El conocimiento aportado por los estudios mecanísticos y la síntesis mejorada de derivados de cicloheptatrieno, permitieron la síntesis de derivados de cicloheptatrieno más estéricamente congestionados, que dan lugar a carbenos de oro(I) a temperatura ambiente y son el punto de partida para el desarrollo de una ciclopropanción enantioselectiva de gran aplicación.
The formation of benzylic gold(I) carbenes from 7-substituted cycloheptatrienes via a retro-Buchner reaction has recently emerged as a safe and versatile alternative to decomposition of diazo compounds. However, the carbene formation takes places at high temperatures, which puts a limit on its application. The work in this thesis is dedicated to overcome this drawback and enhance the versatility of this transformation. Free carbenes can be generated from light-induced decomposition of 1H-cyclopropa[l]phenanthrenes, which bear great resemblance to the norcaradiene tautomer of cycloheptatriene. Therefore, the propensity to form gold(I) carbenes via the retro-Buchner reaction of phenanthrene derivatives was investigated, albeit without finding significant improvements over the cycloheptatriene derivatives. The formation of allylic gold(I) carbenes from 7-alkenyl cycloheptatrienes takes place at significantly lower temperatures. Based on this observation, a highly cis-selective olefin cyclopropanation reaction has been developed, affording vinylcyclopropanes and vinyl-aminocyclopropanes in moderate to good yield. The 7-alkenyl cycloheptatriene derivatives can be formed in a single step from aldehydes and ketones by a novel Julia-Kocienski reagent. The mechanisms of the gold(I)-mediated retro-Buchner, cyclopropanation, and epimerization reactions for vinylcyclopropanes have been studied experimentally and computationally, which led to the development of an advanced stereomodel for gold(I)-catalyzed cyclopropanation reactions. Owing to the mechanistic insights, and the improved strategy for the synthesis of cycloheptatriene reagents, a sterically encumbered cycloheptatriene derivative was developed, which allows the formation of gold(I) carbenes at room temperature, paving the way for a broad-scope enantioselective cyclopropanation reaction.

Els derivats de 7-substituts de 1,3,5-cicloheptatrienes reaccionen amb catalitzadors d'or (I) catiònic que donen carbens d'or (I) per una reacció retro-Buchner en què dos enllaços C-C en Norcaradienes són trencats per Au (I). Aquesta nova estratègia obvia l'ús de derivats diazo sensibles a xocs i genera carbens metàl·lics reactius in situ que poden experimentar diverses transformacions més, com ara la ciclopropanació d'alquens externs i reticulats i les reaccions tipus Friedel-Crafts intramoleculars. Per ampliar la gamma de mètodes sintètics i aplicacions disponibles per a aquests intermedis útils, en la present tesi doctoral hem desenvolupat noves transformacions induïdes per l'or (I) que condueixen a la ràpida construcció de marcs importants i han estudiat el mecanisme de manera experimental i mitjançant càlculs DFT.
Los derivados de 1,3,5-cicloheptatrienos 7-sustituidos reaccionan con los catalizadores de oro (I) catiónicos, dando carbenos de oro (I) mediante una reacción retro-Buchner en la que dos enlaces C-C en norcaradienos se rompen con Au (I). Esta novedosa estrategia evita el uso de derivados de diazo sensibles al choque y genera carbenos metálicos reactivos in situ que pueden sufrir diversas transformaciones adicionales, como la ciclopropanación de alquenos externos y atados y reacciones de tipo Friedel-Crafts intramoleculares. Para ampliar la gama de métodos sintéticos y aplicaciones disponibles para estos intermedios útiles, en la presente Tesis doctoral hemos desarrollado nuevas transformaciones inducidas por el oro (I) que conducen a la construcción rápida de estructuras importantes y hemos estudiado el mecanismo de forma experimental y mediante cálculos DFT.
7-substituted 1,3,5-cycloheptatrienes derivatives react with cationic gold(I) catalysts gave gold(I) carbenes by a retro-Buchner reaction in which two C-C bonds in norcaradienes are cleaved by Au(I). This novel strategy obviates the use of shock-sensitive diazo derivatives and generates reactive metal carbenes in situ which can undergo further diverse transformations, such as cyclopropanation of external and tethered alkenes and intramolecular Friedel-Crafts-type reactions. To broaden the range of synthetic methods and applications available for these useful intermediates, in the present Doctoral Thesis we have developed new gold(I)-carbenes induced transformations leading to the rapid construction of important frameworks and studied the mechanism experimentally and by DFT calculations.