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Total syntheses of five naturally occurring polyacetylenes from three different plants are described. These natural products have in common an E,Z-configured conjugated diene linked to a di-or triyne chain. As the key method to stereoselectively establish the E,Z-diene part, an ester-tethered ring-closing metathesis/base-induced eliminative ring opening sequence was used. The results presented herein do not only showcase the utility of this tethered RCM variant but have also prompted us to suggest that the originally assigned absolute configurations of chiral polyacetylenes from Atractylodes macrocephala should be revised or at least reconsidered.
The series of novel 3,3′-bis(trisarylsilyl)- and 3,3′-bis(arylalkylsilyl)-substituted binaphtholate rare-earth-metal complexes 2a–i (SiR3 = Si(o-biphenylene)Ph (a), SiCyPh2 (b), Si-t-BuPh2 (c), Si(i-Pr)3 (d), SiCy2Ph (e), Si(2-tolyl)Ph2 (f), Si(4-t-Bu-C6H4)3 (g), Si(4-MeO-C6H4)Ph2 (h), SiBnPh2 (i)) have been prepared via arene elimination from [Ln(o-C6H4CH2NMe2)3] (Ln = Y, Lu) and the corresponding 3,3′-bis(silyl)-substituted binaphthol. The complexes exhibit high catalytic activity in the hydroamination/cyclization of aminoalkenes, with activities exceeding 1000 h–1 for (R)-2f-Ln, (R)-2g-Ln, and (R)-2h-Ln in the cyclization of 2,2-diphenylpent-4-enylamine (3a) at 25 °C, while the rigid dibenzosilole-substituted complexes (R)-2a-Ln and the triisopropylsilyl-substituted complexes (R)-2d-Ln exhibited the lowest activity in the range of 150–270 h–1. Catalysts (R)-2b-Lu, (R)-2c-Lu, (R)-2f-Lu, and (R)-2i-Lu provide the highest selectivities for the majority of the substrates, while the yttrium congeners are usually less selective. The highest enantioselectivities of 96% ee were observed using (R)-2a-Lu and (R)-2c-Lu in the cyclization of (4E)-2,2,5-triphenylpent-4-enylamine (9). The reactions show apparently zero-order rate dependence on substrate concentration and first-order rate dependence on catalyst concentration, with some reactions exhibiting a slightly accelerated rate at high conversion due to a shift in the equilibrium between a less active, higher coordinate catalyst species in favor of a more active, lower coordinate species as a result of weaker binding of the hydroamination product in comparison to the aminoalkene substrate. The shift in equilibrium from the higher to the lower coordinate species is also entropically favored at elevated temperatures, which results in an unusual increase in selectivity in the cyclization of 2,2-dimethylpent-4-enylamine (3d), presumably due to a higher selectivity of the lower coordinate catalyst species. All binaphtholate yttrium complexes, except (R)-2a-Y, are catalytically active in the intermolecular hydroamination of benzylamines with terminal alkenes. The highest selectivity of 66% ee was observed for the reaction of benzylamine with 4-phenyl-1-butene using (R)-2h-Y at 110 °C.
Z,E-Diene sind ein häufig auftretendes Strukturmerkmal in Naturstoffen. Aus diesem Grund ist die einfache Darstellung dieser Struktureinheit von großen Interesse in der organischen Chemie.
Das erste Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Weiterentwicklung der Ringschlussmetathese-/ baseninduzierten Ringöffnungs-/ Veresterungssequenz (RBRV-Sequenz) zur Synthese von (2Z,4E)-Diencarbonsäureethylestern ausgehend von Butenoaten. Dazu wurde zunächst die RBRV-Sequenz optimiert. Diese aus drei Schritten bestehende Sequenz konnte in einem Eintopf-Verfahren angewendet werden. Die Ringschlussmetathese gelang mit einer Katalysatorbeladung von 1 mol% des GRUBBS-Katalysators der zweiten Generation in Dichlormethan. Für die baseninduzierte Ringöffnung des β,γ-ungesättigten δ Valerolactons wurde NaHMDS verwendet. Die Alkylierung der Carboxylatspezies gelang mit dem MEERWEIN-Reagenz. Die Anwendbarkeit der Sequenz wurde für verschiedene Substrate demonstriert.
Die Erweiterung der Methode auf α-substituierte Butenoate unterlag starken Einschränkungen. So konnte der Zugang für α Hydroxyderivate realisiert werden. Bei der Anwendung der RBRV-Sequenz auf die α-substituierten Butenoate wurde festgestellt, dass diese sich nur in moderaten Ausbeuten umsetzen ließen und zudem nicht selektiv zu den (2E,4E)-konfigurierten α-substituierten-Dienestern reagierten.
Der Einsatz von Eninen unter den Standardbedingungen der RBRV-Sequenz gelang nicht. Erst nach Modifizierung der Sequenz (höhere Katalysatorbeladung, Wechsel des Lösungsmittels) konnten die [3]Dendralen-Produkte in geringen Ausbeuten erhalten werden.
Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einsatz von (2Z,4E)-Diencarbonsäureethylestern in der Totalsynthese von Naturstoffen untersucht. Dazu wurden zunächst die Transformationsmöglichkeiten der Ester geprüft. Es konnte gezeigt werden, dass sich (2Z,4E)-Diencarbonsäureethylester insbesondere zur Synthese von (2Z,4E)-Aldehyden sowie zum Aufbau der (3Z,5E)-Dien-1-in-Struktur eignen.
Anhand dieser Ergebnisse wurde im Anschluss die RBRV-Sequenz in der Totalsynthese eingesetzt. Dazu wurde zunächst der (2Z,4E)-Dienester Microsphaerodiolin in seiner ersten Totalsynthese auf drei verschiedene Routen hergestellt. Im Anschluss wurden sechs verschiedene Polyacetylene mit einer (3Z,5E)-Dien-1-in-Einheit hergestellt. Schlüsselschritte in ihrer Synthese waren immer die RBRV-Sequenz zum Aufbau der Z,E-Dien-Einheit, die Transformation des Esters in ein terminales Alkin sowie die CADIOT-CHODKIEWICZ-Kupplung zum Aufbau unsymmetrischer Polyine. Alle sechs Polyacetylene wurden zum ersten Mal in einer Totalsynthese synthetisiert. Drei Polyacetylene wurden ausgehend von (S)-Butantriol enantiomerenrein dargestellt. Anhand ihrer Drehwerte konnte eine Revision der von YAO und Mitarbeitern vorgenommen Zuordnung der Absolutkonfiguration der Naturstoffe vorgenommen werden.