Enantio-pure synthesis of enyne epoxides and their iron-catalyzed SN2" reactions with grignard reagents

Abstract

The use of transition-metal catalysts in synthetic chemistry has gained a lot of significance in the last decade, by virtue of their selectivity wheather regio-isomerically, or enantiomerically, or both. Besides their superior selectivity, these reactions have also been considered as atom economic and environmental-friendly. Iron-catalyzed reactions gained undeniable attention in regard to their low toxicity and presence in enzymatic reactions. Thus, use of the iron catalyst in the synthesis of biologically important and intermediary chemicals bear great significance. Allene motifs, which exist in vast number of naturally occuring compounds are important intermediates in synthesis of bio-active materials due to their versatile reactivity and instrict chirality. The first transition metal-mediated sythesis of allenes was accomplished by 1,3-substitution reaction of propargylic acetates with stoichiometric amounts of organocuprates (Rona et al.,1968). Later on, Fürstner and co-workers have established a technique that, allows the use of catalytic amounts of iron complexes for the reaction of Grignard reagents with propargylic oxiranes which yields -allenol compounds with different modes of addition (Fürstner et al., 2003). In addition to significant developments in this field, our group has established iron-promoted reactions of enyne acetates and oxiranes with Grignard reagents, producing functionalized vinyl allene structures. (Taç et al., 2017). In that study, reactions proceeded regioselectively in 1,5-substitution (SN2'') manner yielded vinylallenes in good to high yields. However, stereoselectivity of the method was not sufficiently satisfactory. Nevertheless, we disclose herein that the corresponding iron-catalyzed reactions of enyne oxiranes with an endocyclic alkenyl moiety are highly stereoselective; vinyl allene products could be obtained in high diastereomeric ratios by this method. Moreover, the ability to synthesize oxirane substrates in high enantiomeric purity allowed the production of the desired enantiopure vinyl allenes.

Sentetik kimya alanında geçiş metal katalizli tepkimeler, geçtiğimiz on yıldan bu yana, gerek yüksek enantiyomerik gerek ise yüksek regio seçimliliklerinden ötürü, gittikçe daha önemli bir sentetik yöntem olmaktadır. Yüksek seçimliliklerinin yanı sıra bu reaksiyonlar çevre dostu ve atom ekonomik olarak nitelendirilmektedir. Düşük toksisiteleri ve enzimatik reaksiyonlarda bulunmaları nedeniyle, demir katalizli tepkimeler yadsınamaz ölçüde ilgi görmektedir. Bu nedenlerden dolayı, biyolojik öneme sahip kimyasalların ve ara kimyasalların demir katalizli sentezi büyük değer taşımaktadır. Çok sayıda doğal bileşikte bulunan allen motiflerin, çok yönlü reaktiflikleri ve doğal kiraliteleri nedeniyle bir çok biyo-aktif maddelerin sentezinde oldukça önemli ara yapılardır. İlk metal-destekli allen sentezi, propargilik asetatların stokiyometrik miktarlarda organobakır reaktifleri ile 1,3-sübstitüsyon reaksiyonu sonucu gerçekleşmiştir (Rona vd., 1968). Daha sonraları, Fürstner ve çalışma arkadaşları, katalitik miktardaki demir komplekslerinin Grignard bileşikleri ile proparjilik oksiranlar kullanılarak, -allenol yapılarını seçimli olarak ve yüksek verimler ile elde etmişlerdir (Fürstner vd., 2003). Bu alandaki önemli çalışmalara ek olarak, grubumuz tarafından enin asetat ve oksiran yapılarının Grignard reaktifleri ile demir katalizli katılma tepkimeleri geliştirilmiştir. Ancak geliştiren bu metotda asiklik enin oksiran yapıların demir katalizli Grignard reaktifleri ile katılma reaksiyonları yüksek verimde fakat maalesef düşük stereo seçimlilik ile hedeflenen ürünleri vermiştir (Taç et al., 2017). Ancak, yukarıda bahsedilen asiklik enin oksiran yapıları yerine başlangıç reaktifi olarak endosiklik alkenil yapısı içere bir enin oksiran ile aynı reaksiyon gerçekleştirildiğinde, yukarıdaki sonucun aksine tepkimeler yüksek stereo seçimlilikte gerçekleşerek vinil allenler yüksek diastereo seçimli olarak elde edilmiştir. Enin oksiranların enantiyo saf olarak sentezlenebilmesi elde edilen vinil allenlerin de enantiyo saf olarak üretilmesini sağlamıştır.