Abstract

Abstract

CO takes the lead to make β-lactam rings

Strained β-lactam rings are a key feature of penicillin and some other drugs. Willcox et al. designed a versatile route to these four-membered ring motifs through the palladiumcatalyzed coupling of carbon monoxide with secondary amines. The bulky carboxylate ligand appears to facilitate preliminary CO incorporation into a Pd anhydride, which is then attacked by the amine to set up ring closure via C–H activation. This approach broadens the substrate scope compared with a previous scheme in which C–H activation preceded CO insertion.

Science, this issue p. 851

Abstract

Abstract

Abstract

Abstract

Abstract

Abstract

Abstract

Abstract

Abstract

For over a century, chemical transformations of benzene derivatives have been guided by the high selectivity for electrophilic attack at the ortho/para positions in electron-rich substrates and at the meta position in electron-deficient molecules. We have developed a copper-catalyzed arylation reaction that, in contrast, selectively substitutes phenyl electrophiles at the aromatic carbon–hydrogen sites meta to an amido substituent. This previously elusive class of transformation is applicable to a broad range of aromatic compounds.

A mechanism-guided design process was used to develop cinchona alkaloids that are substituted at the C2′ position of the quinoline moiety. These compounds prove to be excellent organocatalysts for an enantioselective intramolecular cyclopropanation reaction (see scheme).

Ein mechanismusgesteuerter Designprozess wurde für die Entwicklung von Chinaalkaloiden genutzt, die an der C2′-Position der Chinolineinheit substituiert sind. Diese Verbindungen erwiesen sich als ausgezeichnete Organokatalysatoren für eine enantioselektive intramolekulare Cyclopropanierung (siehe Schema).

Einfache sekundäre Amine als Organokatalysatoren ermöglichen eine allgemeine [2,3]-Wittig-Umlagerung über ein Enamin unter äußerst milden Bedingungen. Die organokatalysierte Umlagerung verläuft bei einer Reihe von Substraten mit guter Diastereoselektivität und liefert – im Gegensatz zu dem, was aufgrund der üblichen [2,3]-Reaktion erwartet wurde – das syn-Isomer.

Das C2- oder das C3-substituierte Produkt kann bei der oxidativen intermolekularen Alkenylierung von Indolen mit dem gleichen Palladium(II)-Katalysator erhalten werden. Eine Vielzahl an Bedingungen eignet sich für die Derivatisierung an der 3-Position; dagegen erfordert der C2-selektive Prozess Essigsäure (siehe Schema). Eine weitere ähnliche C-H-Funktionalisierung überführt die Produkte selektiv in die bisalkenylierten Indole.

Either the C2- or the C3-substituted product can be obtained with the same palladium(II) catalyst in an oxidative intermolecular alkenylation of indoles. A variety of conditions can be used for derivatization at the 3-position; however, the presence of acetic acid is required for the C2-selective process (see scheme). Further elaboration of the products by a similar CH functionalization process leads to the bisalkenylated indoles selectively.

Nucleophilic tertiary amines catalyze an intramolecular cyclopropanation reaction to give [n.1.0]bicycloalkanes in good yield (see scheme). The reaction is tolerant of a wide range of functional groups and is highly diastereoselective. Furthermore, when a catalytic amount of a chiral cinchona alkaloid derivative is used the reaction produces cyclopropanes with enantiomeric excess of 94 %. EWG=electron withdrawing group.

Hoch funktionalisierte Cyclopropane erhält man mit herausragender Enantioselektivität durch eine organokatalytische Cyclopropanierung (siehe Schema). Der Prozess verläuft über chirale Ammonium-Ylide, die durch Reaktion mit dem Aminkatalysator entstehen. Mit Chinin- oder Chinidinkatalysatoren können gezielt beide Enantiomere der Cyclopropanprodukte hergestellt werden.

Nucleophile tertiäre Amine katalysieren die intramolekulare Cyclopropanierung zu [n.1.0]Bicycloalkanen in guten Ausbeuten (siehe Schema). Die Reaktion toleriert eine breite Spanne funktioneller Gruppen und ist hoch diastereoselektiv. Mit einem chiralen Cinchona-Alkaloid als Katalysator entstehen Cyclopropanderivate mit bis zu 94 % ee. EWG=elektronenziehende Gruppe.

Highly functionalized cyclopropanes can be produced with excellent enantioselectivity through an amine-catalyzed organocatalytic cyclopropanation process (see scheme). Catalytically generated asymmetric ammonium ylides mediate the reaction, and the cyclopropane products can be produced as either enantiomer by using quinine- or quinidine-derived catalysts.

Cyclopropanierung mit Ammoniumyliden überführt elektronenarme Alkene in einem katalytischen Prozess in guten Ausbeuten in trans-Cyclopropane (siehe Schema; EWG=Elektronen ziehende Gruppe). Die Reaktion lässt sich auch in einer hochenantioselektiven Version durchführen, wenn stöchiometrische Mengen eines chiralen tertiären Amins eingesetzt werden.

A catalytic ammonium ylide based cyclopropanation process forms trans-disubstituted cyclopropanes in good yield upon reaction with electron-deficient alkenes (see scheme; EWG=electron-withdrawing group). The reaction is also highly enantioselective when a stoichiometric amount of a chiral tertiary amine is used.