Reações aldólicas assimétricas catalíticas

This review describes the use of catalytic asymmetric aldol reactions of silyl enol ethers and silyl (thio)ketene acetals with aldehydes (the Mukaiyama aldol reaction) in order to illustrate its synthetic utility. A variety of Lewis acid and basic reagents were employed for catalytic aldol reactions with high diastereo- and enantioselectivities. The origins of the selectivity of these reactions are discussed and some representative examples of their application in the synthesis of natural products are presented. New developments in chiral heterobimettalic lanthanoid catalysis and enantioselective aldol reactions in aqueous media are also included.

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.

Synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine et étude DFT du transfert d’hydrogène diastéréosélectif impliquant des intermédiaires radicalaires vicinaux à un ester

Cet ouvrage traite d’une méthodologie pour l’induction de centres stéréogènes au sein des motifs propionates par la chimie des radicaux et de son application à la synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine. Cet ionophore, aux propriétés biologiques intéressantes, présente plusieurs défis synthétiques dont une séquence de type polypropionate anti, anti, anti, anti difficilement accessible ainsi qu’un tétrahydropyrane trans trisubstitué. Récemment, l’intérêt renouvelé pour ces composés polyéthers, en tant qu’agents anticancéreux, accentue l’importance de stratégies versatiles permettant l’accès à ces structures ainsi qu’à leurs analogues. Depuis quelques années, notre groupe s’intéresse à la synthèse d’unités propionates acycliques par une séquence réactionnelle contrôlée uniquement par le substrat. La première étape découle d’une aldolisation de Mukaiyama entre un aldéhyde alpha-chiral et un énoxysilane tétrasubstitué portant une liaison carbone-halogène, et où l’issue stéréochimique dépend de la nature monodentate ou bidentate de l’acide de Lewis employé. La seconde réaction-clé implique la formation d’un radical tertiaire, vicinal à un ester, pouvant être réduit diastéréosélectivement en présence d’hydrure d’étain. La première section décrit l’élaboration de motifs tétrahydropyranes trisubstitués et l’induction des centres stéréogènes vicinaux par une réduction radicalaire. Nous avons révélé que l’issue diastéréosélective de la réaction de cyclisation par une iodoéthérification était dictée par le groupement gamma-méthyle des esters alpha,beta-insaturés de départ. Nous avons ensuite démontré que les produits de la réaction radicalaire anti et syn pouvaient être obtenus sélectivement à partir d’un intermédiaire commun, respectivement en prenant appui sur l’effet exocyclique ou endocyclique lors de la réduction. Par une stratégie complémentaire, nous avons révélé que le précurseur radicalaire pouvait également être obtenu par une réaction de cycloéthérification en présence d’un énoxysilane tétrasubstitué. Une étude systématique des substituants du cycle a révélé que certaines relations stéréochimiques conduisaient à une perte de sélectivité au détriment du produit anti. La seconde section concerne l’étude DFT au niveau BHandHLYP/TZVP des intermédiaires radicalaires impliqués lors du transfert d’hydrogène. Par une étude de décomposition de l’énergie d’activation, nous avons été en mesure de rationaliser l’issue diastéréosélective de la réaction sur la base des énergies de distorsion (∆Ed‡) et d’interaction (∆Eint‡) requises pour accéder à la paire d’états de transition pro-anti et pro-syn. De plus, nous avons démontré qu’une analyse NBO permettait de relativiser l’impact des interactions stéréoélectroniques. Par la suite, l’évaluation des intermédiaires radicalaires borinates et aluminates nous a permis de révéler que l’encombrement stérique de la chaîne propionate était la cause principale de la formation sélective des produits anti ou syn lors d’une réduction en présence d’un acide de Lewis. La dernière section décrit l’élaboration de la séquence polypropionate de la zincophorine, et de ses isomères, à partir du fragment tétrahydropyrane substitué. Au cours de notre étude, nous avons identifié que le nombre de sites de chélation potentiels devait être limité à trois lors de l’aldolisation en condition Cram-chélate. De plus, nous avons démontré que les différents motifs acétates sont accessibles sélectivement par l’utilisation d’un énoxysilane encombré. Par ailleurs, nous avons révélé qu’une même séquence réactionnelle pouvait être employée pour la synthèse du fragment C17–C25 de son analogue naturel CP-78,545, et avons complété la plus récente synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine.

Organocatalytic asymmetric aldol reactions mediated by a cysteine-derived prolinamide

In this Letter, a cysteine-derived prolinamide is described to act as a robust and effective organocatalyst for enantioselective aldol reactions. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Organocatálise assimétrica: estudo mecanístico de reacções intramoleculares de aldol

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Química, especialidade de Química Orgânica, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

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.

Synthesis of a 7-Membered Biaryl Guanidine Catalyst and its Use in the Vinylogous Aldol Reaction

The present thesis outlines the preparation of a 7-membered guanidine. Initial efforts to obtain this guanidine via 2-chloro-1,3-dimethylimidazolinium chloride induced ring forming chemistry failed to provide the target in a reproducible fashion. Changing strategies, we were able to obtain the desired guanidine through CuCl mediated amination of a 7-membered thiourea intermediate to arrive at the target. In addition, the catalytic activity of this compound was evaluated in a vinylogous aldol reaction of dibromofuranone and four aromatic aldehydes to generate chiral γ-butenolides with modest to good enantiomeric excess. It was found that electron-poor aldehydes resulted in higher, 81% ee, whereas electron rich aldehydes led to low, 41% ee, levels of enantiomeric excess.

DFT Studies of the Organocatalytic Aldol Reaction and a Frustrated Lewis Pair

The computational study, and in particular the density functional theory (DFT) study of the organocatalytic α-chlorination-aldol reaction and the chiral backbone Frustrated Lewis Pair (FLP) system served as a valuable tool for experimental purposes. This thesis describes methods to consider different transition states of the proline- catalyzed α-chlorination aldol reaction to determine the reasonable transition state in the reaction between the enamine and α-chloro aldehydes. Moreover, the novel intramolecular Frustrated Lewis pair based on a chiral backbone for the asymmetric hydrogenation of imines and enamines was designed and the ability of hydrogen splitting by this new FLP system was examined by computational modeling and calculating the hydrogen activation energy barrier.

Synthèse diastéréosélective du fragment C1-C13 de la zincophorine par approche combinée utilisant une séquence d'aldolisation de Mukaiyama suivie d'une réduction radicalaire

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Organocatalysis with proline derivatives: improved catalysts for the asymmetric Mannich, nitro-Michael and aldol reactions

Tetrazole and acylsulfonamide organocatalysts derived from proline have been synthesised and applied to the asymmetric Mannich, nitro-Michael and aldol reactions to give results that are superior to the proline-catalysed counterpart.

Aldol reaction of butane-2,3-diacetal protected methyl glycerate

The addition of aldehydes to butane-2,3-diacetal has been investigated. The reaction was shown to be both regioselective and diastereoselective by 1H NMR spectroscopy. The configuration of the newly formed stereocenter was determined by Mosher’s ester analysis.

Lithium butylchalcogenolate induced Michael-aldol tandem sequence: easy and rapid access to highly functionalized organochalcogenides and unsaturated compounds

Lithium ""butylchalcogenolates are generated in situ by reacting the elements (S, Se, and Te) with (n)butyl-lithium at 0 degrees C. Reaction of the lithium alkylchalcogenolates with activated alkenes and aldehydes gives the corresponding aldol adducts. The selenium-containing products give Morita-Baylis-Hillman adducts after the oxidation/elimination of the selenoxide. The whole sequence can be performed in a one-pot procedure. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Asymmetric phase-transfer catalytic sulfanylation of some 2-methylsulfinyl cyclanones. Modeling of the stereochemical course of the aldol reaction of (SS,2S)-2-methylsulfinyl-2-methylsulfanylcyclohexanone

Increased diastereoisomeric excesses are obtained for the sulfanylation reactions of some 2-methylsulfinyl cyclanones under phase-transfer catalysis using the chiral catalyst QUIBEC instead of TEBA. The optically pure (SS,2S)-2-methylsulfinyl-2-methylsulfanylcyclohexanone thus prepared reacts with ethyl acetate lithium enolate affording, after hydrolysis, (R)-2-[(ethoxycarbonyl)methyl]-2-hydroxycyclohexanone in 60% ee. Density functional theory calculations (at the B3LYP/6-311++G(d,p) level) can successfully explain the origin of this result as the kinetically favored axial attack of the nucleophile to the carbonyl group of the most stable conformer of the cyclanone, in which the CH(3)SO and CH(3)S groups are at the equatorial and axial positions, respectively. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Metallic chalcogenolates mediated modular Michael-aldol cascade reaction: an easy route to multi-functionalized chalcogenides and Morita-Baylis-Hillman adducts

Chalcogenolate mediated Michael-aldol cascade reactions consists of a very efficient route to multi-functionalized gamma-hydroxichalcogenides. Although, when selenolates are employed, these gamma-hydroxichalcogenides can be readily converted into the corresponding Morita-Baylis-Hillman adducts by oxidative elimination of the selenium moiety. In this context, herein we present a complete study on the scope and limitations of this reaction. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.