Binap-silver salts as chiral-catalysts for the enantioselective 1,3-dipolar cycloaddition of azomethine ylides and alkenes

Binap-AgSbF6 catalyzed 1,3-dipolar cycloadditions between azomethine ylides and electrophilic alkenes are described and compared with analogous transformations mediated by other Binap-silver(I) salt complexes. Maleimides and 1,2-bis(phenylsulfonyl)ethylene are suitable dipolarophiles for obtaining very good enantioselectivities, even better values are generated by a multicomponent version. There are some very interesting applications of the disulfonylated cycloadducts in the total synthesis of cis-2,5-disubstituted pyrrolidines, precursors of natural products, or valuable intermediates in the synthesis of antiviral compounds.

Microwave-assisted multicomponent diastereoselective 1,3-dipolar cycloaddition of ethyl glyoxylate derived azomethine ylides

The thermal multicomponent 1,3-dipolar cycloaddition (1,3-DC) of diethyl aminomalonate or α-amino esters (derived from glycine, alanine, phenylalanine, and phenylglycine) with ethyl glyoxylate and the corresponding dipolarophile such as maleimides, methyl acrylate, methyl fumarate, (E)-1,2-bis(phenylsulfonyl)ethylene, and electron deficient alkynes allows the diastereoselective synthesis of new polysubstituted pyrrolidine derivatives. Microwave-assisted heating processes give better results than conventional heating ones, affording endo-cycloadducts as major stereoisomers. In general, 2,5-cis-cycloadducts are preferentially formed according to the previous formation of the W-shaped dipole. Only in the 1,3-DC of the disulfone with phenylglycine and ethyl glyoxylate the corresponding exo-trans-cycloadduct was isolated. The compound endo-cis-4b, derived from phenylalanine, ethyl glyoxylate and N-benzylmaleimide, has been further transformed into a very complex diazabicyclo[2.2.1]octane skeleton with potential biological activity.

Phosphoramidite-Cu(OTf)2 complexes as chiral catalysts for 1,3-dipolar cycloaddition of iminoesters and nitroalkenes

Chiral complexes formed by phosphoramidites such as (Sa,R,R)-9 and Cu(OTf)2 are excellent catalysts for the general 1,3-dipolar cycloaddition between azomethine ylides and nitroalkenes affording the corresponding tetrasubstituted proline esters mainly as exo-cycloadducts in high er at room temperature. The exo-cycloadducts can be obtained in enantiomerically pure form just after simple recrystallization. DFT calculations support the stereochemical results.

Multicomponent synthesis of unnatural pyrrolizidines using 1,3-dipolar cycloaddition of proline esters

The synthesis of unnatural pyrrolizidines has been studied using a multicomponent-domino process involving proline or 4-hydroxyproline esters, an aldehyde and a dipolarophile. The formation of the iminium salt promotes the 1,3-dipolar cycloaddition affording highly substituted pyrrolizidines under mild conditions and high regio- and diastereoselectivities.

Synthetic scope and DFT analysis of the chiral binap-gold (I) complex-catalyzed 1,3-dipolar cycloaddition of azlactones with alkenes

The 1,3-dipolar cycloaddition between glycine-derived azlactones with maleimides is efficiently catalyzed by the dimeric chiral complex [(Sa)-Binap·AuTFA]2. The alanine-derived oxazolone only reacts with tert-butyl acrylate giving anomalous regiochemistry, which is explained and supported by Natural Resonance Theory and Nucleus Independent Chemical Shifts calculations. The origin of the high enantiodiscrimination observed with maleimides and tert-butyl acrylate is analyzed using DFT computed at M06/Lanl2dz//ONIOM(b3lyp/Lanl2dz:UFF) level. Several applications of these cycloadducts in the synthesis of new proline derivatives with a 2,5-trans-arrangement and in the preparation of complex fused polycyclic molecules are described.

Multicomponent Azide-Alkyne Cycloaddition Catalyzed by Impregnated Bimetallic Nickel and Copper on Magnetite

A new bimetallic catalyst derived from nickel and copper has been used successfully for the first time in the multicomponent reaction of terminal alkynes, sodium azide, and benzyl bromide derivatives. The presence of both metallic species on the surface of magnetite seems to have a positive and synergetic effect. The catalyst loading is the lowest ever published for a catalyst of copper anchored on any type of iron support. The catalyst could be easily removed from the reaction media just by magnetic decantation and it could be reused up to ten times without any negative effect on the initial results.

Chiral rhodium complexes covalently anchored on carbon nanotubes for enantioselective hydrogenation

Chiral rhodium hybrid nanocatalysts have been prepared by covalent anchorage of pyrrolidine-based diphosphine ligands onto functionalized CNTs. This work constitutes the first attempt at covalent anchoring of homogeneous chiral catalysts on CNTs. The catalysts, prepared with two different chiral phosphines, were characterized by ICP, XPS, N2 adsorption and TEM, and have been tested in the asymmetric hydrogenation of two different substrates: methyl 2-acetamidoacrylate and α-acetamidocinnamic acid. The hybrid nanocatalysts have shown to be active and enantioselective in the hydrogenation of α-acetamidocinnamic acid. A good recyclability of the catalysts with low leaching and without loss of activity and enantioselectivity was observed.

Binap-silver-catalyzed enantioselective multicomponent 1,3-dipolar cycloaddition of azomethines ylides derived from ethyl glyoxylate

The enantioselective binap–silver catalyzed multicomponent 1,3-dipolar cycloaddition using ethyl glyoxylate, phenylalanine ethyl ester, and maleimides is described. The employment of basic silver carbonate allows the reaction to take place in the absence of an extra base giving high yields and ee. In addition, low-level calculations regarding the importance of the benzyl substituent at the α-position of the amino ester justify the expected absolute configuration of the final cycloadducts and the observed high enantiodiscrimination.

Silver-catalysed multicomponent 1,3-dipolar cycloaddition of 2-oxoaldehydes-derived azomethine ylides

The silver-catalysed multicomponent reaction between ethyl glyoxylate, 2,2-dimethoxyacetaldehyde, or phenylglyoxal as aldehyde components with a α-amino ester hydrochloride and a dipolarophile in the presence of triethylamine is described. This domino process takes place at room temperature by in situ liberation of the α-amino ester followed by the formation of the imino ester, which is the precursor of a metalloazomethine ylide. The cycloaddition of this species and the corresponding dipolarophile affords polysubstituted proline derivatives. Ethyl glyoxylate reacts with glycinate, alaninate, phenylalaninate and phenylglycinate at room temperature in the presence of representative dipolarophiles affording endo-2,5-cis-cycloadducts in good yields and high diastereoselection. In addition, 2,2-dimethoxyacetaldehyde is evaluated with the same amino esters and dipolarophiles, under the same mild conditions, generating the corresponding endo-2,5-cis-cycloadducts with higher diastereoselections than the obtained in the same reactions using ethyl glyoxylate. In the case of phenylglyoxal the corresponding 5-benzoyl-endo-2,5-cis cycloadducts are obtained in short reaction times and similar diasteroselection.

Enantioselective Synthesis of Polysubstituted Spiro-nitroprolinates Mediated by a (R,R)-Me-DuPhos·AgF-Catalyzed 1,3-Dipolar Cycloaddition

The synthesis of constrained spirocycles is achieved effectively by means of 1,3-dipolar cyclodditions employing α-imino γ-lactones as azomethine ylide precursors and nitroalkenes as dipolarophiles. The complex formed by (R,R)-Me-DuPhos 18 and AgF is the most efficient bifunctional catalyst. Final spiro-nitroprolinates cycloadducts are obtained in good to moderate yields and both high diastereo- and enantioselectivities. Density functional theory (DFT) calculations supported the expected absolute configuration as well as other stereochemical parameters.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

Annotated bibliography on ruthenium, rhodium and iridium as catalysts; selected references with abstracts, 1881 to June, 1959.

Mode of access: Internet.

Uber das verhalten von anoden aus iridium, platin und rhodium b...

Thesis (doctoral)--