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Carboaminación de alquenos

La carboaminación de alquenos es la formación simultánea de enlaces C–N y C–C a través de un alqueno . Este método representa una poderosa estrategia para construir complejidad molecular con hasta dos estereocentros en una sola operación. Generalmente, hay cuatro categorías de modos de reacción para la carboaminación de alquenos. [1] [2] [3] [4] La primera clase son las reacciones de ciclización, que formarán un N-heterociclo como resultado. La segunda clase ha sido bien establecida en la última década. Los sustratos de alquenos con un nucleófilo de nitrógeno anclado se han utilizado en estas transformaciones para promover la aminociclación intramolecular. [5] [6] Si bien la carboaminación intermolecular es extremadamente difícil, las personas han desarrollado una estrategia para combinar la parte de nitrógeno y carbono, que se conoce como la tercera clase. La carboaminación más general, que toma tres partes individuales y las acopla juntas, aún está subdesarrollada.

Mecanismos de reacción

Se han utilizado diferentes metales de transición para catalizar reacciones de carboaminación, incluidos paladio , [7] cobre , [8] [9] y rodio , etc. El mecanismo de reacción varía con los diferentes metales de transición . Para las reacciones de carboaminación catalizadas por paladio, los ciclos catalíticos Pd(0)/Pd(II) y Pd(II)/Pd(IV) son los mecanismos más comunes que se han propuesto.

El modo de reacción para el paso clave de aminopaladación es diferente en estos dos casos. En la química de Wolfe , [10] que se conoce como el sistema catalítico Pd(0)/Pd(II), se observa syn -aminopaladación. Mientras que en el sistema catalítico Pd(II)/Pd(IV), que fue desarrollado por Forrest Michael, [11] se observó anti -aminopaladación. Se cree que el pH de la reacción afectará la forma existente del nucleófilo de amina, que determinará si el nitrógeno se coordina con el centro de paladio o no durante el paso de aminopaladación. Para el paso de activación C–H en la química Pd(II)/Pd(IV), dado que no hay un efecto director sobre el anillo aromático, se requiere un gran exceso de arenos.

En 2015, Rovis y colaboradores informaron sobre una carboaminación intermolecular catalizada por rodio. En esta reacción, se utilizó enoxiftalimida como fuente de nitrógeno y carbono. El mecanismo de reacción se propone en el artículo ( véase más adelante ).

En 2017, Liu y colaboradores informaron sobre una reacción de carboaminación de tres componentes catalizada por cobre de estirenos. [12] Mientras tanto, Engle y colaboradores publicaron una reacción de carboaminación de tres componentes catalizada por paladio utilizando una estrategia de grupo director. [13] Estos dos trabajos son ejemplos muy raros de reacciones de carboaminación de tres componentes.

Aplicaciones

La carboaminación es un método eficiente para acceder a moléculas que contienen nitrógeno, especialmente N-heterociclos. La (+)-preusina, un alcaloide de pirrolidina , se puede preparar fácilmente a través de esta metodología. [14]

Síntesis de (+)-Preussina
Síntesis de (+)-Preussina

La (−)-tiloforina es otro ejemplo, [15] que puede sintetizarse mediante la reacción de carboaminación.

Síntesis de (−)-tiloforina
Síntesis de (−)-tiloforina

Referencias

  1. ^ Coldham, I.; Hufton, R. (2005). "Reacciones de cicloadición dipolar intramolecular de iluros de azometina". Chem. Rev. 105 ( 7): 2765–2810. doi :10.1021/cr040004c. PMID  16011324.
  2. ^ Nakamura, I.; Yamamoto, Y. (2004). "Reacciones catalizadas por metales de transición en síntesis heterocíclica". Chem. Rev. 104 ( 5): 2127–2198. doi :10.1021/cr020095i. PMID  15137788. S2CID  39798353.
  3. ^ Wolfe, JP (2006). "Reacciones de carboeterificación y carboaminación catalizadas por paladio de γ-hidroxi- y γ-aminoalquenos para la síntesis de tetrahidrofuranos y pirrolidinas". Eur. J. Org. Chem . 2007 (4): 571–582. doi :10.1002/ejoc.200600767. PMC 2633094. PMID  19183704 . 
  4. ^ Piou, T.; Rovis, T. (2015). "Syn-carboaminación de alquenos catalizada por rodio a través de un grupo director transitorio". Nature . 527 (7576): 86–90. Bibcode :2015Natur.527...86P. doi :10.1038/nature15691. PMC 4636455 . PMID  26503048. 
  5. ^ Ney, JE; Wolfe, JP (2004). "Síntesis de N-arilpirrolidinas catalizada por paladio a partir de γ-(N-arilamino)alquenos: evidencia de inserción quimioselectiva de alquenos en enlaces Pd–N". Angew. Chem. Int. Ed . 43 (27): 3605–3608. doi :10.1002/anie.200460060. PMID  15293259.
  6. ^ Lira, R.; Wolfe, JP (2004). "Síntesis de N-aril-2-bencilindolinas catalizada por paladio mediante arilación en tándem de 2-alilanilina: control de la selectividad mediante modificación del catalizador in situ". J. Am. Chem. Soc . 126 (43): 13906–13907. doi :10.1021/ja0460920. PMID  15506735.
  7. ^ Sibbald, PA; Rosewell, CF; Swartz, RD; Michael, FE (2009). "Mecanismo de las reacciones de desaminación y carboaminación promovidas por N-fluorobencenosulfonimida: reactividad divergente de una especie de Pd(IV)". J. Am. Chem. Soc . 131 (43): 15945–15951. doi :10.1021/ja906915w. PMID  19824646.
  8. ^ Zeng, W.; Chemler, SR (2007). "Carboaminación intramolecular enantioselectiva de alquenos catalizada por cobre (II)". J. Am. Chem. Soc . 129 (43): 12948–12949. doi :10.1021/ja0762240. PMC 2531285. PMID  17918850 . 
  9. ^ Liwosz, TW; Chemler, SR (2012). "Cascada de acoplamiento intermolecular tipo heck/aminación intramolecular enantioselectiva de alquenos catalizada por cobre". J. Am. Chem. Soc . 134 (4): 2020–2023. doi :10.1021/ja211272v. PMC 3314298. PMID  22257169 . 
  10. ^ "Página web del grupo de investigación Wolfe".
  11. ^ "página web de forrest michael".
  12. ^ Wang, D.; Wu, L.; Wang, F.; Wan, X.; Chen, P.; Lin, Z.; Liu, G. (2017). "Aminoarilación intermolecular asimétrica catalizada por cobre de estirenos: acceso eficiente a 2,2-diaril-etilaminas ópticas". J. Am. Chem. Soc . 139 (20): 6811–6814. doi :10.1021/jacs.7b02455. PMID  28471665.
  13. ^ Liu, Z.; Wang, Y.; Wang, Z.; Zeng, T.; Liu, P.; Engle, K. (2017). "Carboaminación intermolecular catalítica de alquenos no activados mediante aminopalladación dirigida". J. Am. Chem. Soc . 139 (32): 11261–11270. doi :10.1021/jacs.7b06520. PMID  28727452.
  14. ^ Bertrand, MB; Wolfe, JP (2006). "Una síntesis estereoselectiva concisa de preussina, 3-epi-preussina y análogos". Org. Lett . 8 (11): 2253–2356. doi :10.1021/ol0606435. PMC 2613785. PMID  16706524 . 
  15. ^ Mai, DN; Wolfe, JP (2010). "Reacciones de carboaminación asimétrica catalizadas por paladio para la síntesis de 2-(arilmetil)- y 2-(alquenilmetil)pirrolidinas enantioméricamente enriquecidas". J. Am. Chem. Soc . 132 (35): 12157–12159. doi :10.1021/ja106989h. PMC 2932842. PMID  20718417 .