Unexpected Configurational and Conformational Preference in Bicycloheptane Systems

Article abstract of DOI:10.1002/hlca.19820650308

Einige 7endo-monosubstituierte Bicyclo<3.2.0>hept-2-en-6-one and Bicyclo<3.2.0>heptan-6-one zeigen eine unerwartete thermodynamische Stabilitaet gegenueber den entsprechenden 7exo-Isomeren.Die basenkatalysierte Epimerisierung (NaOH oder N(CH2CH3)3) verschiedener 7-monosubstituierter Bicyclo<3.2.0>hept-2-en-6-one (1-7) und Bicyclo<3.2.0>heptan-6-one (8-10) fuert je nach Substituent (R) zu folgenden endo/exo-Gleichgewichtsgemischen: a) Bicyclo<3.2.0>hept-2-en-6-one : R = F: 89/11, R = Cl: 87/13, R = CH3: 76/24, R = CH2CH3: 65/35, R = CH(CH3)2: 57/43, R = C(CH3)3: 10/90, R = C6H5: 66/34; b) Bicyclo<3.2.0>heptan-6-one: R = Cl: 85/15, R = CH3: 45/55, R = C(CH3)3: 0.4/99.6.In jedem Fall wurde das gleiche Epimerengemisch erhalten, ausgehend sowohl vom endo- wie auch vom exo-Isomeren.Die bemerkenswerte endo-Stabilitaet wird einer Bevorzugung der Konformation 11 des Cyclobutanonringes zugeschrieben, verursacht durch geringere Pitzer-Spannung.So kann ein endo-Substituent an C(7) eine pseudoaequatoriale Lage am Cyclobutanonring einnehmen.Bei sehr sperrigen Substituenten mit zunehmender Raumerfuellung nimmt eine 1,2-abstossende Wechselwirkung langsam ueberhand, bis im Falle des t-Butylsubstituenten die exo-Konfiguration die stabilere wird.Die Dehalogenierung von 7-Halo-substituierten Bicyclo<3.2.0>hept-2-en-6-onen (15 bis 21) mit Zink und Eisessig und mit Tributylzinnhydrid fuerte zu den folgenden endo/exo-Epimerengemischen der entsprechenden 7-monosubstituierten Bicyclo<3.2.0>hept-2-en-6-one (2 bis 7): R = Cl: 92/8, R = CH3: 93/7, R = CH2CH3: 93/7, R = CH(CH3)2: 92/8, R = C(CH3)3: 93/7, R = C6H5: 93/7.In allem Faellen, also unabhaengig vom Substituenten R, war das endo-Isomere stark bevorzugt.Es muss sich also um eine kinetische Kontrolle in isomerenbestimmenden Schritt handeln: Die Reduktion verlaeuft ueber das Enolat, bzw. ueber eine Radikalspezies mit trigonal-planarer Anordnung am C(7), so dass die (irreversible) Wasserstoffanlagerung von der weniger behinderten Seite, der exo-Seite her erfolgt.