Palladium-katalysierte Kreuzkupplungen zu 1,2-Dialkenylcycloalkenen: Ausgangsstoffe zur Synthese vielfältiger cyclischer Kohlenstoffgerüste

Abstract

Palladium-katalysierte Kupplungen von 1,2-Dibromcycloalkenen mit Styrol oder Acrylsäureestern (Heck-Reaktionen) ergaben als Produkte 1,6-Diphenyl- und 1,6-Bisalkoxycarbonyl-substituierte (E,Z,E)-1,3,5-Hexatriene in guten Ausbeuten. Die entsprechenden 1,6-Bissilyl-Derivate waren dagegen aus 1,2-Diiodcycloalkenen und Vinylsilanen zugänglich. Diese Produkte konnten thermisch in Elektrocyclisierungen zu Cyclohexadienen mit anelliertem Cycloalkan-Gerüst umgesetzt werden. Dabei erfolgte der Ringschluß disrotatorisch zu den Isomeren mit cis-Stellung der Substituenten in der ehemaligen 1- und 6-Position der Hexatriene. Versuche zur photochemischen Cyclisierung führten nicht zum konrotatorischen Ringschluß, sondern zur E-Z-Isomerisierung einer exocyclischen Doppelbindung. Der thermische, disrotatorische Ringschluß dieser (E,Z,Z)-1,3,5-Hexatriene führte zur Bildung der Cyclohexadiene mit trans-Stellung der Substituenten. Als weitere Folgereaktion der 1,3,5-Hexatriene konnte mit geeigneten Oxidationsmitteln selektiv die zentrale Doppelbindung epoxidiert und 1,2-Dialkenylcycloalkenoxide erhalten werden. Die Cyclohexen- und Cyclohepten-Derivate konnten bei erhöhter Temperatur in Cope-Umlagerungen zu gespannten, 1,6-Sauerstoff-überbrückten Cycloalka-1,5-dienen umgesetzt werden; die Cyclopenten-Derivate gingen dagegen - vermutlich wegen zu hoher Ringspannung der entsprechenden, überbrückten Cyclonona-1,5-diene - diese Umlagerung nicht ein. Palladium-katalysierte reduktive Öffnungen der Epoxide ergaben 1,2-Dialkenylcycloalkanole mit trans-Stellung der Alkenylgruppen, die in anionischen Oxy-Cope-Umlagerungen zu 3,4-disubstituierten mittelgroßen Cycloalkenonen umgesetzt wurden. Dabei wurden Cyclononenone mit (E)-Konfiguration der Doppelbindung und trans-Stellung der Substituenten erhalten, Cycloundecenone dagegen fast ausschließlich mit (Z)-Konfiguration und cis-Stellung. Die Cyclodecenone wurden je nach Art der Substituenten und den Reaktionsbedingungen selektiv als (E)/trans-Isomere oder fast ausschließlich als (Z)/cis-Isomere gebildet. Diese Reaktionen stellen die ersten Beispiele von reversiblen, anionischen Oxy-Cope-Umlagerungen dar. Da bei Heck-Reaktionen an 1,2-Dibromcycloalkenen der zweite Kupplungschritt in der Regel schneller als der erste verläuft, war es unmöglich, die Reaktion nach einer Kupplung zu stoppen und die intermediären Dienylbromide mit einem anderen Alken zu 1,3,5-Hexatrienen mit zwei unterschiedlichen Substituenten in 1- und 6-Position umzusetzen. Selbst ausgehend von 1,2-difunktionalisierten Cycloalkenen, die mit einem Brom- und einem Triflat-Substituenten zwei Abgangsgruppen unterschiedlicher Reaktivität aufwiesen, gelangen keine selektiven Monokupplungen. Stille-Kupplungen mit Tributylethenylstannan und Tributyl(1-methoxyethenyl)stannan an diesen Substraten erfolgten dagegen chemoselektiv mit Triflat als Abgangsgruppe und nach nachfolgenden Heck-Kupplungen mit Acrylsäureestern wurden unsymmetrisch substituierte 1,3,5-Hexatriene erhalten. Dabei konnte diese Sequenz aus Stille- und Heck-Kupplung als Ein-Topf-Prozedur durchgeführt und teils sogar auf die Zugabe von Palladium-Katalysator zu Beginn der Heck-Reaktion verzichtet werden. Die Produkte der Stille-Kupplungen mit Methoxyethenylstannans konnten anschließend durch Elektrocyclisierung und Hydrolyse des Enolethers zu Bicyclo[4.4.0]decenonen oder durch Hydrolyse des Enolethers und Michael-Addition zu Bicyclo[4.3.0]nonenonen umgesetzt werden, die nach Epoxidierung der Doppelbindungen und nachfolgender Eschenmoser-Fragmentierung Cyclodecinone und Cyclononinone ergaben. Damit kann ausgehend von 1,2-Dialkenylcycloalkenen eine Vielzahl interessanter mono- und polycyclischer Kohlenstoffgerüste aufgebaut werden.