Palladium catalyzed asymmetric aminoalkynylation reactions using hypervalent iodine

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2011
Department
Major/Subject
Orgaaninen kemia
Mcode
Kem-4
Degree programme
Language
en
Pages
viii + 87 s. + liitt. 34
Series
Abstract
This thesis describes the development of enantioselective and diastereoselective methods to access chiral propargyl substituted lactams from gamma and beta -unsaturated amides. In addition to palladium(II) catalysis, these methods exploit the oxidizing and alkynyl transfer properties of triisopropylsilyl ethynylbenziodoxolone reagent. The diastereoselective approach was found superior to the enantioselective approach in terms of yield and stereoselectivity. In the diastereoselective method chiral sulfonimidamide auxiliaries were used as the source of asymmetry. Significant effect of acidic and basic additives on diastereoselectivity was observed. Strong acids were found to increase the diastereomeric ratio from 1.6:1 up to 5.4:1 whereas basic additives decreased the selectivity to 1.3:1. Also the palladium source and solvent affected the yield and diastereoselectivity. PdCl<sub>2</sub>/LiCI catalyst system in alcohol solvents provided highest yields and diastereoselectivities. Many of the previously reported reaction conditions for enantioselective palladium catalysed amination of olefins were found poor for the aminoalkynylation reaction. Although enantioselectivities up to 43 % were achieved, in these cases the isolated yields were usually less than 5 %. Weakly coordinating palladium complexes, such as [Pd(MeCN)<sub>4</sub>](BF<sub>4</sub>)<sub>2</sub>, were found essential to obtain enantioselectivity. Palladium complexes with strongly coordinating counter anions provided only racemic mixtures, although the yields were significantly higher. Bidentate nitrogen ligands, H-Sprix, tBu-Quinox and iPrBoxax, provided similar enantioselectivities (38 - 43 %). The effect of ligands on reactivity could not be determined due to the low yields. The results presented herein provide the first indication that the development of an enantioselective aminoalkynylation reaction is possible. In addition, the synthetic utility of chiral sulfonimidamide auxiliaries in aza-Wacker-type reactions was demonstrated. Moreover, these results provide a basis for the further development of asymmetric difunctionalization reactions and asymmetric Pd(IV) catalysis.

Diplomityössä kuvataan enantioselektiivisen ja diastereoselektiivisen menetelmän kehittäminen propargyylisesti substituoitujen laktaamien syntetisoimiseksi gamma- ja delta-tyydyttymättömistä amideista. Palladium(II)-katalyysin lisäksi menetelmät hyödyntävät tri-isopropyylisilyylietynyylibentsjodoksolonin ominaisuuksia toimia hapettimena ja alkynyyliryhmän lähteenä. Diastereoselektiivinen menetelmä havaittiin ylivoimaiseksi niin saannon kuin stereoselektiivisyydenkin osalta. Diastereoselektiivisessä menetelmässä kiraalisia sulfonimidamidiapuaineita käytettiin asymmetrisen induktion lähteenä. Happo- ja emäslisäaineet vaikuttivat merkittävästi diastereoselektiivisyyteen. Vahvat hapot nostivat diastereoselektiivisyyden suhteesta 1.6:1 aina suhteeseen 5.4:1 asti, mutta emäksiset lisäaineet puolestaan heikensivät selektiivisyyden suhteeseen 1.3:1. Lisäksi palladiumlähteen ja käytetyn liuottimen havaittiin vaikuttavan saantoon ja diastereoselektiivisyyteen. PdCl<sub>2</sub>/LiCl katalyyttisysteemi alkoholiliuottimissa havaittiin parhaaksi yhdistelmäksi. Monet aiemmin hyväksi havaitut reaktio-olosuhteet enantioselektiivisissä palladiumkatalysoiduissa olefiinien aminoinneissa eivät toimineet aminoalkynylointireaktiossa. Heikosti koordinoituneet palladiumkompleksit, kuten [Pd(MeCN)<sub>4</sub>](BF<sub>4</sub>)<sub>2</sub>, olivat välttämättömiä enantioselektiivisyyden saavuttamiseksi. Vaikka 38 - 43 % enantioselektiivisyyksiä saavutettiin kaksihampaisilla typpiligandeilla (H-Sprix, tBu-Quinox ja iPr-Boxax), saannot jäivät usein alle viiden prosentin. Alhaisten saantojen vuoksi ligandien vaikutusta reaktiivisuuteen ei voitu määrittää. Raportoidut tulokset antoivat ensimmäiset viitteet enantioselektiivisen aminoalkynylointireaktion mahdollisuudesta. Lisäksi diplomityössä osoitettiin kiraalisten sulfonimidamidiapuaineiden toimivuus aza-Wacker-reaktioissa. Raportoidut tulokset luovat pohjan asymmetristen difunktionalisointireaktioiden ja palladium(IV) -katalyysin jatkokehittämiselle.
Description
Supervisor
Koskinen, Ari
Thesis advisor
Nikolai, Stefano
Keywords
aminoalkynylation, aminoalkynylointi, hypervalent iodine, hypervalenttinen jodi, asymmetric palladium catalysis, asymmetrinen palladiumkatalyysi
Other note
Citation