Zuschriften
Deutsche Ausgabe:
Organokatalyse
Starke und sterisch begrenzte Sꢀuren kontrollieren fꢁnf stereogene
Zentren in der katalytischen asymmetrischen Diels-Alder-Reaktion
von Cyclohexadienonen mit Cyclopentadien
Santanu Ghosh, Sayantani Das, Chandra Kanta De, Diana Yepes, Frank Neese,
Professor Rolf Huisgen zum 100. Geburtstag gewidmet
Abstract: Wir stellen eine hochenantioselektiven Diels-Alder-
Reaktion zwischen kreuzkonjugierten Cyclohexadienonen und
Cyclopentadien vor, in der fꢀnf Stereozentren durch den stark
sauren und sterisch eingeschrꢁnkten Imidodiphosphorimidat-
Katalysator kontrolliert werden. Darꢀber hinaus zeigen wir
Methoden auf, die damit gewonnenen Produkte in weithin
nutzbare Intermediate umzuwandeln, sowie eine quantenche-
mische Studie, die es uns ermçglichte, einen tieferen Einblick in
den Reaktionsmechanismus zu gewinnen und die stereoselek-
tivitꢁtsbestimmenden Faktoren zu ergrꢀnden.
Allerdings ist in Diels-Alder-Reaktionen diese Zahl auf-
grund der [p4s + p2s]-Suprafazialitꢀt sowie der Stereospezi-
fitꢀt normalerweise auf acht verringert. Darꢁber hinaus ist die
Bildung der entsprechenden endo-Produkte naturgemꢀß be-
vorzugt, was letztlich zur Bildung von zwei diastereomeren
Sꢀtzen von Enantiomeren fꢁhrt. Vorangegangene katalyti-
sche Studien dieser anspruchsvollen Umsetzung wurden von
Takagi und Mitarbeitern, die einen chiralen Phosphorsꢀure-
Katalysator (CPA) einsetzten, und von Corey et al. berichtet,
die ein einziges Beispiel zeigten, katalysiert von einer stark
aktivierten chiralen Oxazaborolidin-Lewis-Sꢀure.[7] Jedoch
kamen in beiden Fꢀllen elektronisch aktivierte Dienone zum
Einsatz, wurden hohe Katalysatorladungen (20–40 mol%)
notwendig und lediglich moderate Enantioselektivitꢀten er-
reicht. Wir mçchten nun von unseren starken und sterisch
eingeschrꢀnkten Imidodiphosphorimidaten (IDPi) berichten,
die eine generelle und weithin anwendbare katalytische
Diels-Alder-Reaktionen von kreuzkonjugierten 4,4-dialkyl-
substituierten Cyclohexadienonen mit Cyclopentadien er-
mçglichen.
Inspiriert von unseren letzten Studien zu katalytischen
asymmetrischen [4+2]-Cycloadditionen, vergegenwꢀrtigten
wir uns zur gesteigerten Reaktivitꢀt und Selektivitꢀt
(a) einer signifikanten Reduzierung der LUMO-Energie des
Dienons durch einen stark sauren Katalysator und (b) eines
sterisch eingeschrꢀnkten aktiven Zentrums des Katalysators,
um den komplexen stereochemischen Reaktionsausgang zu
kontrollieren. Erst kꢁrzlich haben wir Imidodiphosphate
(IDP), Iminoimidodiphosphate (iIDP) und Imidodiphosphor-
imidate (IDPi) als neuartige und privilegierte Sꢀurekatalysa-
toren vorgestellt, die nahezu enzymartige, sterisch hochein-
geschrꢀnkte reaktive Zentren besitzen, einen ꢁberaus breiten
Sꢀurestꢀrke-Bereich abdecken, der bis zu den Supersꢀuren
reicht.[8] Angesichts der erfolgreichen Anwendung dieser
Katalysatoren in anspruchsvollen Brønsted- sowie Lewis-
Sꢀure-katalysierten C-C- und C-Heteroatom-Bindungsbil-
dungsreaktionen, inklusive enantioselektiver Diels-Alder-
Reaktionen sowie weiterer Cycloadditionen,[3c,11] gingen wir
davon aus, auch fꢁr die Cyclohexadienon-Diels-Alder-Reak-
tion diese Katalysatorplattform zum Einsatz bringen zu
kçnnen.
D
ie Diels-Alder-Reaktion gilt weithin als eine der kraft-
vollsten Methoden zur chemischen Synthese. Nicht nur wegen
der einfachen Handhabung, sondern vor allem aufgrund der
ꢀußerst rapiden Konstruktion molekularer Komplexitꢀt
finden sich zahlreiche Anwendungen. In einem einzigen
Schritt kçnnen auf diese Weise mehrere Stereozentren kreiert
werden.[1,2] In Anbetracht des Fortschrittes bei der Entwick-
lung katalytisch-asymmetrischer Diels-Alder-Reaktionen[3–5]
ist der Einsatz kreuzkonjugierter 4,4-dialkylsubstituierter
Cyclohexadienone als Dienophile – trotz ihres hohen synthe-
thischen Potenzials – ꢁberraschenderweise selten (Schema 1).
Dies kçnnte seinen Ursprung in der komplexen Stereochemie
der Reaktionsprodukte sowie des direkt neben eines quater-
nꢀren Zentrums situierten Olefins haben. Bemerkenswerter-
weise wꢁrde solch eine Desymmetrisierung direkten Zugang
zu Decalin-Systemen gewꢀhrleisten, die potenziell nꢁtzliche
Ausgangsmaterialien fꢁr die Synthese hochkomplexer Natur-
und Arzneistoffe sind.[6] Grundsꢀtzlich fꢁhren Reaktionen, in
denen fꢁnf neue Stereozentren kreiert werden, zu maximal 32
Stereoisomeren.
[*] Dr. S. Ghosh, Dr. S. Das, Dr. C. K. De, Dr. D. Yepes, Prof. Dr. F. Neese,
Dr. G. Bistoni, Dr. M. Leutzsch, Prof. Dr. B. List
Max-Planck-Institut fꢀr Kohlenforschung
Kaiser-Wilhelm-Platz 1, 45470 Mꢀlheim an der Ruhr (Deutschland)
E-Mail: list@kofo.mpg.de
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ꢁ 2020 Die Autoren. Verçffentlicht von Wiley-VCH Verlag GmbH &
Co. KGaA. Dieser Open Access Beitrag steht unter den Bedingungen
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Initiiert wurden unsere Studien durch die Wahl von 4,4-
Ethylmethylcyclohexadienon (1a) als herausforderndes Die-
nophil in der Reaktion mit Cyclopentadien in Gegenwart
unterschiedlicher Brønsted-Sꢀure-Katalysatoren wie CPA 3a,
Angew. Chem. 2020, 132, 1 – 6
ꢀ 2020 Die Autoren. Verçffentlicht von Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
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