Pi-Aktivierung als Schlüsselkomponente im Design neuer Dominoreaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan F. Kirsch
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 24102008

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen dieses Projektes wurde über drei Förderperioden erforscht, wie das einfache Konzept der Aktivierung von π-Systemen genutzt werden kann, um Dominoreaktionen zu kreieren, an deren Ende Produktverbindungen mit erhöhter Komplexität und Wert stehen. Wir haben an verschiedenen Beispielen gezeigt, dass kationische Dominoreaktionen durch Aktivierung von Alkinen (oder Allenen) mit Goldkomplexen eingeleitet werden können. Besonders herauszuheben ist hier der neue silberfreie Zugang zur aktiven Goldspezies durch Zusatz von Na[Me3NB12Cl11], eine Methode, die aus unserer Sicht noch viel Potenzial hat und der klassischen in situ-Aktivierung von LAuCl mit Silbersalzen überlegen erscheint. Alternativ führten wir die reine Iodonium-Aktivierung ein und wendeten diese erstmals erfolgreich in der Cyclisierung von Eninen an. Aus Sicht der Reaktionswege lag der Fokus im wesentlichen auf zwei Sequenzen, die durch unsere Arbeiten maßgeblich geprägt wurden: a) Die Kombination aus formaler [3,3]-sigmatroper Umlagerung und Heterocyclisierung führte zur Bildung verschiedener Heterocyclen wie Furane, Pyrrole, Pyrane und Dihydropyridine, und b) die Aktivierung von 1,5- und 1,6-Eninen führte zu kationischen Intermediaten, die gemäß ihrer Nachbargruppen pinakolartige Umlagerung weiterreagieren konnten. Die durch unsere Reaktionen erreichbaren Produkte waren so meist hochsubstituierte Heterocyclen und Aromaten bzw. bicyclische Verbindungen, die sich durch ansonsten schwer zugängliche Stereozentren auszeichnen. Unsere Forschungsergebnisse beweisen eindrucksvoll, welch synthetisches Potenzial in dem einfachen Konzept steckt, die Aktivierung von π-Systemen als Ausgangspunkt für Dominoreaktionen zu nutzen. Wir sind dabei, diese Grundlagen als Schlüsselschritte in Totalsynthesen von Naturstoffen einzusetzen (und haben dies in der Synthese von Cyperolon bereits getan). Zu unserer Freude haben andere Gruppen die von uns entwickelten Methoden bereits sehr positiv aufgenommen: Beispielsweise war der Schlüsselschritt der Totalsynthese von Sieboldine A durch Overman et al. (J. Am. Chem. Soc., 2010) eine von uns entwickelte Reaktion von 3-Silyloxy-1,6-eninen mit Goldkomplexen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Angew. Chem. 2006, 118, 6010−6013; Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 5878−5880. Gold(III)- and Platinum(II)-Catalyzed Domino Reaction Consisting of Heterocyclization and 1,2-Migration: Efficient Synthesis of Highly Substituted 3(2H)-Furanones
  S. F. Kirsch, J. T. Binder, C. Liébert, H. Menz
  
• Angew. Chem. 2007, 119, 2360−2363; Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2310−2313. Catalyzed Tandem Reaction of 3-Silyloxy-1,5-enynes Consisting of Cyclization and Pinacol Rearrangement
  S. F. Kirsch, J. T. Binder, B. Crone, A. Duschek, T. T. Haug, C. Liébert, H. Menz
  
• Org. Lett. 2008, 10, 1025-1028. Direct Carbocyclization of Aldehydes with Alkynes: Combining Gold Catalysis with Aminocatalysis
  J. T. Binder, B. Crone, T. T. Haug, H. Menz, S. F. Kirsch
  
• Org. Lett. 2008, 10, 2605−2607. Gold(I)-Catalyzed Divergence in the Reactivity of 3-Silyloxy 1,6-enynes: Pinacol-Terminated vs Claisen-Terminated Cyclization Cascades
  B. Baskar, H. J. Bae, S. E. An, J. Y. Cheong, Y. H. Rhee, A. Duschek, S. F. Kirsch
  
• Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4661-4664. Electrophilic Cyclization of 1,5-Enynes
  B. Crone, S. F. Kirsch, K.-D. Umland
  
• Angew. Chem. 2011, 123, 2693-2696; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2643-2645. Residual Dipolar Couplings as a Powerful Tool for Constitutional Analysis: The Unexpected Formation of Tricyclic Compounds
  G. Kummerlöwe, B. Crone, M. Kretschmer, S. F. Kirsch, B. Luy
  
• Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 9965–9968. Domino reactions consisting of heterocyclization and 1,2-migration - Redox-neutral vs oxidative transition-metal-catalysis
  K.-D. Umland, A. Palisse, T. T. Haug, S. F. Kirsch
  
• Beilstein J. Org. Chem. 2011, 7, 847-859. When Gold can do what iodine cannot do: a critical comparison
  S. Hummel, S. F. Kirsch
  
• J. Org. Chem. 2011, 76, 2145-2156. One-Pot Synthesis of 1,2-Dihydropyridines: Expanding the Diverse Reactivity of Propargyl Vinyl Ethers
  T. Harschneck, S. F. Kirsch
  
• Synlett 2011, 1151-1153. Electrophilic Cyclization of 1,6-Enynes
  T. Harschneck, S. F. Kirsch, M. Wegener
  
• Org. Biomol. Chem. 2012, 10, 8041–8047. Metal-free reactions of alkynes via electrophilic iodocarbocyclizations
  A. Palisse, S. F. Kirsch
  
• Org. Lett. 2012, 14, 1250-1253. Total Synthesis of (+)-Cyperolone
  P. Klahn, A. Duschek, C. Liébert, S. F. Kirsch
  
• Chem. Commun. 2013, 49, 2272–2283. Propargyl vinyl ethers as heteroatom-tethered enyne surrogates: diversity-oriented strategies for heterocycle synthesis
  Z.-B. Zhu, S. F. Kirsch
  
• J. Org. Chem. 2013, 78, 2780–2785. NIS-Mediated Electrophilic Cyclization of 3‐Silyloxy-1,n‐enynes
  F. Huber, S. F. Kirsch
  
• Synlett 2013, 1471–1484. When Alkyne π-Activation Meets Pinacol-Type [1,2]-Rearrangement: On the Invention of Domino Reactions for the Synthesis of Carbocycles and Heterocycles
  K.-D. Umland, S. F. Kirsch
  
• Eur. J. Org. Chem. 2014, 7095–7098. Synthesis of Furans through Silver-Catalyzed Propargyl–Claisen Rearrangement Followed by Cyclocondensation
  A. Palisse, S. F. Kirsch
  
• Chem. Eur. J. 2015, 21, 1328–1336. Silver-Free Activation of Ligated Gold(I) Chlorides: The Use of [Me3NB12Cl11]– as a Weakly Coordinating Anion in Homogeneous Gold Catalysis
  M. Wegener, F. Huber, C. Bolli, C. Jenne, S. F. Kirsch
  
• Monatsh. Chem. 2015, 146, 119–134. Gold(I)-catalyzed heterocyclization of β-alkynyl hydroxamic acids: synthesis of isoxazolidin-3-on
  A. P. Häring, P. Klahn, M. Jübermann, F. Mohr, S. F. Kirsch
  
• Org. Lett. 2015, 17, 1465–1468. The Reactivity of 4-Hydroxy- and 4-Silyloxy-1,5-allenynes with Homogenous Gold(I) Catalysts
  M. Wegener, S. F. Kirsch
  
• Prog. Heterocycl. Chem. 2015, 27, 1. Propargyl Vinyl Ethers as Powerful Starting Points for Heterocycle Synthesis
  A. P. Häring, S. F. Kirsch