Stereoselective Acetate Aldol Reactions From Metal Enolates

This review deals with metal enolate-mediated stereoselective acetate aldol reactions. It summarizes recent advances on aldol additions of unsubstituted metal enolates from chiral auxiliaries, stoichiometric and catalytic Lewis acids, or acting in substrate- controlled reactions, which provide stereocontrolled aldol transformations that allow the efficient synthesis of structurally complex natural products.

Reações de Etanol com CO/H2 na Presença do Sistema Catalítico Ru(acac)3/I-

The hydrocarbonylation reaction of ethanol with a CO/H2 mixture assisted by Ru(acac)3/iodide was investigated. Bronsted and Lewis acids and iodides salt were used as homogeneous promoters. The etherification reaction was the main reaction under typical acidic conditions of the catalytic system. When a hydrocarbon solvent (toluene) was added to the initial reaction, the alcohol conversion and the carbonylation products were increased. The catalytic activity of the Bronsted acids (conv. EtOH = 71-92%) was higher than that of the Lewis acids promoters (conv. EtOH = 65-85%). The salt present the lower catalytic activity among the promoters used. The long time reaction carried out with ethanol showed an increase of the product selectivity of the homologation and carbonylation reactions while the etherification reaction selectivity decreased. The recycled ether led to 60-65% ethanol conversion to C5 and C6 products. The main catalytic species are H+[Ru(CO)3I3]-, [HRu3(CO)11]- and [HRu(CO)4]-. The first one is active in the carbonylation and homologation reactions of alcohols while the two others take part only in the homologation reaction.

Alilação e crotilação catalítica e enantiosseletiva de aldeídos

The field of chiral catalysis has experienced explosive growth over the last two decades. By now, many of the classical reactions in organic synthesis can be carried out efficiently in asymmetric manner. As one of the fundamental and powerful C-C bond-forming reactions, enantioselective catalytic allylation (ECA) and crotylation (ECC) of aldehydes has attracted considerable attention. In this article, we present an overview about the importance of chiral Lewis acids and bases in catalytic enantioselective addition of allyl- and crotyl metals to aldehydes and the application of this methodology in the total synthesis of natural and non-natural products.

Catalyzed and non-catalyzed synthesis of bioactive monastrol

The bioactive 3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-thione derivative known as Monastrol was synthesized under catalyzed and non-catalyzed conditions through the Biginelli multicomponent reaction under solvent-free conditions. The use of two Lewis acids (FeCl3 and CuCl2) and two Brønsted acids (HCl and CF3COOH) as catalysts improved the reaction yields of the transformation compared with the non-catalyzed reaction. The experiments investigated catalysis and its role, the importance of multicomponent reactions and their green features, and the application of these concepts to the synthesis of a biologically important structure.

NMR studies of the exchange reactions of CH3CN.BX3 with excess CH3CN /|nJoseph Fogelman. -- 260 St. Catharines, Ont. : [s. n.],

Exchange reactions between molecular complexes and excess acid or base are well known and have been extensively surveyed in the literature(l). Since the exchange mechanism will, in some way involve the breaking of the labile donor-acceptor bond, it follows that a discussion of the factors relating to bonding in molecular complexes will be relevant. In general, a strong Lewis base and a strong Lewis acid form a stable adduct provided that certain stereochemical requirements are met. A strong Lewis base has the following characteristics (1),(2) (i) high electron density at the donor site. (ii) a non-bonded electron pair which has a low ionization potential (iii) electron donating substituents at the donor atom site. (iv) facile approach of the site of the Lewis base to the acceptor site as dictated by the steric hindrance of the substituents. Examples of typical Lewis bases are ethers, nitriles, ketones, alcohols, amines and phosphines. For a strong Lewis acid, the following properties are important:( i) low electron density at the acceptor site. (ii) electron withdrawing substituents. (iii) substituents which do not interfere with the close approach of the Lewis base. (iv) availability of a vacant orbital capable of accepting the lone electron pair of the donor atom. Examples of Lewis acids are the group III and IV halides such (M=B, AI, Ga, In) and MX4 - (M=Si, Ge, Sn, Pb). The relative bond strengths of molecular complexes have been investigated by:- (i) (ii) (iii) (iv) (v] (vi) dipole moment measurements (3). shifts of the carbonyl peaks in the IIIR. (4) ,(5), (6) .. NMR chemical shift data (4),(7),(8),(9). D.V. and visible spectrophotometric shifts (10),(11). equilibrium constant data (12), (13). heats of dissociation and heats of reactions (l~), (16), (17), (18), (19). Many experiments have bben carried out on boron trihalides in order to determine their relative acid strengths. Using pyridine, nitrobenzene, acetonitrile and trimethylamine as reference Lewis bases, it was found that the acid strength varied in order:RBx3 > BC1 3 >BF 3 • For the acetonitrile-boron trihalide and trimethylamine boron trihalide complexes in nitrobenzene, an-NMR study (7) showed that the shift to lower field was. greatest for the BB~3 adduct ~n~ smallest for the BF 3 which is in agreement with the acid strengths. If electronegativities of the substituents were the only important effect, and since c~ Br ,one would expect the electron density at the boron nucleus to vary as BF3Lewis acid strength. This explains the Lewis acid strength increasing in the order BF 3 BC1 3 BBr 3 . When the acetonitrile boron trihalide complex is formed, the boron atom undergoes ~_cbange of hybridization from sp2 to sp3. From a linear relationship between the heat of formation of ethyl acetate adducts and the shift in the carbonyl I.R. stretch, Drago (22) et al have proposed that the angular di~tortion of the X-B-X bonds from sp2 (12 ) to sp3 (10 hybridization is proportional to the amount of charge transferred, i.e. to the nature of the base, and they have rejected the earlier concept of reorganization energy in explaining the formation of the adduct bond (19).

Hydrosilylation and hydroboration catalyzed by imido-hydride complexes of molybdenum (IV)

This thesis describes the synthesis, structural studies, stoichiometric and catalytic reactivity of novel Mo(IV) imido hydride complexes (Cp)(ArN)Mo(H)(PMe3) (1) and (Tp )(ArN)Mo(H)(PMe3) (2). Both 1 and 2 catalyze hydrosilylation of a variety of carbonyls. Detailed kinetic and DFT studies found that 1 reacts by an unexpected associative mechanism, which does not involve Si-H addition either to the imido group or the metal. Despite 1 being a d2 complex, its reaction with PhSiH3 proceeds via a a-bond metathesis mechanism giving the silyl derivative (Cp )(ArN)Mo(SiH2Ph)(PMe3). In the presence of BPh3 reaction of 1 with PhSiH3 results in formation of (Cp)(ArN)Mo(SiH2Ph)(H)2 and (Cp)(ArN)Mo(SiH2Ph)2(H), the first examples ofMo(VI) silyl hydrides. AI: 1 : 1 reaction between 2, PhSiD3 and carbonyl substrate established that hydrosilylation is not accompanied by deuterium incorporation into the hydride position of the catalyst, thus ruling out the conventional mechanism based on carbonyl insertion carbonyl. As 2 is nomeactive to both the silane and ketone, the only mechanistic alternative we are left with is that the metal center activates the carbonyl as a Lewis acid. The analogous nonhydride mechanism was observed for the catalysis by (ArN)Mo(H)(CI)(PMe3), (Ph3P)2(I)(O)Re(H)(OSiMe2Ph) and (PPh3CuH)6. Complex 2 also catalyzes hydroboration of carbonyls and nitriles. We report the first case of metal-catalyzed hydroboration of nitriles as well as hydroboration of carbonyls at very mild conditions. Conversion of carbonyl functions can be performed with high selectivities in the presence of nitrile groups. This thesis also reports the first case of the HlH exchange between H2 and Si-H of silanes mediated by Lewis acids such as Mo(IV) , Re(V) , Cu(I) , Zn(II) complexes, B(C6Fs)3 and BPh3.

Synthèse stéréosélective de motifs polypropionates via la chimie des radicaux : application à l'élaboration de l'hémisphère ouest de la narasine

Cet ouvrage traite principalement de la synthèse de motifs polypropionates de type stéréopentade ainsi qu’une application à la synthèse d’une molécule naturelle possèdant des propriétés biologiques. La stratégie envisagée pour l’élaboration de ces motifs récurrents dans plusieurs structures d’origine naturelle fait appel à la chimie des radicaux. Cette thèse se divise en différents chapitres dans lesquels la versatilité de la méthodologie développée sera démontrée. En premier lieu, il sera question de présenter l’importance de la synthèse de motifs polypropionates. Le domaine couvert par la chimie de ces molécules complexes hautement fonctionnalisées a contribué énormément à l’avancement de nos connaissances en synthèse organique, particulièrement dans le contexte des réactions impliquant des molécules acyliques. Une brève description des méthodes connues est présentée afin de saisir l’étendue des défis restants pour construire efficacement tous les isomères possibles des polypropionates de type stéréopentade. La stratégie proposée est basée sur une approche contrôlée entièrement par le substrat. Ce contrôle s’appuie sur le choix judicieux de l’acide de Lewis activant les deux réactions impliquées, soit la réaction de Mukaiyama et le transfert d’hydrogène. La seconde section de cette thèse concerne principalement le développement d’une réaction de Mukaiyama impliquant un éther d’énol silylé portant un lien pouvant être homolytiquement brisé dans la réaction suivante et un aldéhyde de type propionate. Le contrôle de l’aldolisation provient de la nature de l’acide de Lewis. Une espèce monodentate (BF3·OEt2) génère une relation 3,4-syn selon le modèle dit Felkin-Anh tandis que les acides de Lewis bidentates mènent à la relation 3,4-anti via un état de transition définit comme Cram-chélate. Une optimisation des conditions réactionnelles en variant l’acidité et la stoechiométrie de l’acide de Lewis de titane a permis de construire diastéréosélectivement le produit de Mukaiyama ayant une relation 3,4-anti. En outre, la nature des complexes impliqués dans ces réactions a été élucidée par des études RMN 13C à basse température. Une fois les précurseurs radicalaires synthétisés, notre méthodologie de réduction par transfert d’hydrogène contrôlée également par les acides de Lewis s’avère très efficace. Les acides de Lewis dérivés d’aluminium mènent sélectivement à la relation 2,3-syn selon un contrôle endocyclique tandis que les acides de Lewis de bore permettent la création des relations 2,3-anti en se basant sur une stabilisation par les divers facteurs de contrôle de molécules acycliques. Cette stratégie novatrice nous a ainsi permis de construire efficacement les 16 diastéréoisomères possibles. Le chapitre suivant concerne l’application de cette méthodologie à la synthèse de l’hémisphère ouest de la salinomycine et de la narasine. Plusieurs défis synthétiques ont été relevés à cette occasion par la présence de nombreux centres stéréogènes contigus. Nous avons réalisé que la relation stéréochimique 2,3-anti de la salinomycine n’est pas accessible sélectivement par la chimie des radicaux via l’effet exocyclique. Des études ont été entreprises afin de comprendre cette perte de sélectivité. Les conclusions suggèrent que les substituants sur le cycle imposent un biais conformationnel conduisant à des faibles sélectivités. Une alternative utilisant un réactif de crotylsilane chiral a été développée pour arriver à la molécule cible. Cette situation est différente dans le cas de la narasine où la présence du méthyle sur le carbone en position β du radical bloque efficacement l’approche d’une des faces d’attaque par l’hydrure. Des sélectivités impressionnantes nous ont permis de construire le fragment C1-C9 de la narasine de manière expéditive et efficace. Finalement, l’élongation sélective utilisant à nouveau la séquence d’aldolisation de Mukaiyama/réduction radicalaire suivie d’un couplage de type aldol stéréosélectif conduit au fragment C1-C17 de la narasine (hémisphère ouest)en 19 étapes avec un rendement global de l’ordre de 7 %. En dernier lieu, nous nous sommes penchés sur la réactivité des α-bromo-β- alkoxycétones lors de transfert d’hydrogène. Nous avons découvert que la chimie de ces derniers pourrait s’avérer utile dans le contexte de la synthèse de motifs complexes polypropionates. La présence d’un centre stéréogène de l’autre coté de la cétone semble avoir un impact sur la sélectivité.

Addition stéréosélective de nucléophiles sur un centre acétal : synthèse de nucléosides 1’,2’-cis

Plusieurs analogues de nucléosides thérapeutiques (Ara-C, Clofarabine), utilisés pour le traitement de leucémies, présentent un arrangement 1’,2’-cis entre la nucléobase reliée au centre anomère et le substituant (électroattracteur) en C-2’. Récemment, notre laboratoire a développé une approche synthétique pour former sélectivement des analogues de nucléosides et de thionucléosides 1’,2’-trans et 1’,2’-cis à partir de précurseurs acycliques. Ce mémoire présente une nouvelle méthodologie pour accéder efficacement aux analogues de nucléosides 1’,2’-cis à partir de furanosides. Différents groupements en position anomérique ont été examinés, sous conditions cinétiques en utilisant le bromure de diméthylbore pour générer sélectivement des produits acycliques ou cycliques. Les intermédiaires cinétiques de différents furanosides de méthyle formés en présence de Me2BBr ont été piégés in situ par un thiol pour générer des thioacétals acycliques avec de bonnes voire d’excellentes diastéréosélectivités. Les produits générés sont en accord avec une rétention globale de l’information stéréochimique du centre acétal et deux déplacements SN2 consécutifs ont été suggérés pour rationaliser ces résultats. Toutefois, l’objectif de synthétiser des analogues de nucléosides à partir de furanosides de méthyle a échoué. Tel que démontré par le Dr Michel Prévost, l’activation par Me2BBr des lactols des quatres différents furanosides suivie d’une addition in situ d’une base silylée a permis de former diastéréosélectivement les analogues de nucléosides 1’,2’-cis correspondants avec d’excellents rendements. Nous avons démontré que d’autres substrats peuvent être employés et que l’induction stéréochimique est sous contrôle du substituant électroattracteur en C-2. D’autres acides de Lewis, tel que TMSBr, peuvent également être utilisés. Cette méthodologie a également été étendue à d’autres nucléophiles tels que des Grignards ou des éthers d’énols silylés, conduisant à de bonnes sélectivités.

Glycosidation avec protection minimale en solution et sur support solide

Les glycosides sont reconnus pour leur potentiel pharmaceutique tels que les antibiotiques, les agents anticancéreux et antiviraux. Ils sont impliqués dans plusieurs processus biologiques entre autres la reconnaissance cellulaire, l’inflammation, la réponse immunitaire, la croissance, le transport cellulaire, l’adhésion cellulaire et les groupes sanguin. Notre groupe excelle dans la glycosidation stéréocontrôlée avec un minimum de protection suivant le concept d’activation à distance d’aglycones hétérocycliques anomériques. La présence d’une quantité sous stoechiométrique d’acide de Lewis, les (2-pyridyl)-β-D-glycosides déprotégés sont d’excellents donneurs permettant de haute sélectivité pour l’anomère- α-D de glycosides simples et complexes. Inversement, (2-pyridyl)-α-D-glycosides donnent les β-D-glycosides avec de bonne sélectivité. Des exemples de formation stéréocontrôlée de glycosides sont présentés dans cette thèse avec des accepteurs tels que les phénols, les stéroïdes, les terpènes et les acides hydroxyaminés. Cette méthodologie de glycosidation a été appliquée sur support solide.

Extended-chain, multinuclear transition metal complexes bridged by cyanodiazenido(1-), [N=N-C=N](-), ligands

Extended-chain complexes containing multiple transition metal centres linked by conjugated mu-cyanodiazenido(1-) ligands [N= N-C N]-have been obtained by reaction of trans-[BrW(dppe)(2)(N2CN)], 1, [dppe = 1,2-bis(diphenylphosphino) ethane] with dirhodium(II) tetra-acetate, bis(benzonitrile) palladium(II) dichloride, and bis(aqua) M(II) bis(hexa. uoroacetylacetonate) (M = Mn, Ni, Cu, Zn): stronger Lewis acids such as tetrakis(acetonitrile) palladium(II) tetra. uoroborate and boron trifl. uoride promote hydrolysis of complex 1, leading to the isolation of a novel carbamoylhydrazido(2-) complex, trans-[BrW(dppe) 2(N2HC=ONH2)](+)[BF4](-).

Fast and efficient synthesis of pyrano[3,2-c]quinolines catalyzed by niobium(V) chloride

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Reações de Etanol com CO/H2 na Presença do Sistema Catalítico Ru(acac)3/I-

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Avaliação do uso de radiação micro-ondas e ultrassom combinados com agentes químicos como pré-tratamentos de bagaço de cana-de-açúcar para posterior sacarificação enzimática

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Studies on Electrophilic Substitution Reactions of 3-Phenyl-cycl[3.2.2]azine

Acetylation and formylation of 3-phenyl-cycl[3.2.2]azine derivatives, in the presence of Lewis acids, have been Investigated. It has been found that the orientation of substitution in 2-carbomethoxy- 3-phenyl-cycl[3.2.2]azine for these two reactions, under Identical conditions, is different.

Tandem Mass Spectrometric Analysis of Metallocene Adducts with Short Oligonucleotides

Metallocene dichlorides constitute a remarkable class of antineoplastic agents that are highly effective against several cancer cell lines. They were shown to accumulate in the DNA-rich region, which suggests DNA as the primary target. These compounds exhibit two cyclopentadienyl ligands and two labile halide ligands, resulting in a bent sandwich structure. The cis-dihalide motif is structurally related to the cis-chloro configuration of cisplatin and similar modes of action can thus be assumed. Cisplatin binds to two neighboring guanine nucleobases in DNA and consequently, distorts the double-helix, thereby inhibiting DNA replication and transcription. Platinum is classified as a soft Lewis acid and binds preferentially to the nitrogen atoms within the nucleobases. The metallocene dichlorides investigated in this study comprise the metal centers Ti, V, Nb, Mo, Hf, and W, which are classified as hard or intermediate Lewis acids, and thus, favor binding to the phosphate oxygen. Although several studies reported adduct formation of metallocene dichlorides with nucleic acids, substantial information about the adduct composition, the binding pattern, and the nucleobase selectivity has not been provided yet. ESI-MS analyses gave evidence for the formation of metallocene adducts (M = Ti, V, Mo, and W) with single-stranded DNA homologues at pH 7. No adducts were formed with Nb and Hf at neutral pH, albeit adducts with Nb were observed at a low pH. MS2 data revealed considerable differences of the adduct compositions. The product ion spectra of DNA adducts with hard Lewis acids (Ti, V) gave evidence for the loss of metallocene ligands and only moderate backbone fragmentation was observed. By contrast, adducts with intermediate Lewis acids (Mo, W) retained the hydroxy ligands. Preliminary results are in good agreement with the Pearson concept and DFT calculations. Since the metallodrugs were not lost upon CID, the nucleobase selectivity, stoichiometry, and binding patterns can be elucidated by means of tandem mass spectrometry.