Enantioselective Allylation with Chiral Lewis Bases

Enantioselektive Allylierung

Es gibt einen großen Bedarf für Synthesen enantiomerenreiner Verbindungen. Diese benötigt man zur Herstellung von Pharmazeutika, Feinchemikalien und  Materialien mit definierten Eigenschaften. Daher sind katalytische enantioselektive Reaktionen von großem Interesse und werden intensiv untersucht. Die überwiegende Anzahl katalytischer asymmetrischer Synthesen verläuft unter Katalyse mit chiralen Komplexen von Übergangsmetallen oder auch Hauptgruppenelementen. Diese Komplexe koordinieren das Substrat als Lewissäure und aktivieren dieses für die katalytische Reaktion. Es gibt auch einige Reaktionen die durch Lewisbasen aktiviert werden. Dazu gehört die enantioselektive Allylierung von Aldehyden mit Allylsilanen. Diese Reaktion unterscheidet sich mechanistisch grundsätzlich von den üblichen Allylierungen mit Lewissäuren.

Der Mechanismus der Allylierung mit Lewissäuren ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Lewissäure bildet mit dem Aldehyd einen Komplex. Dies führt zur Aktivierung des Carbonylkohlenstoffatoms. An dieses Kohlenstoffatom addiert sich die Allylverbindung  unter Ausbildung des Allylalkohols. Der Übergangszustand besitzt eine offene Struktur.

Abbildung 1: Mechanismus der Lewissäure (LS) katalysierten Allylierung.

Der Mechanismus der Lewisbsase-katalysierten Allylierung in Abbildung 2 sieht ganz anders aus. Die Lewisbase bildet einen Komplex mit dem Siliciumatom des Allylsilans. Über einen geschlossenen cyclischen Übergangszustand wird der Allylalkohol gebildet. Dabei findet am Siliciumatom eine gleichzeitige Aktivierung des Aldehyds und des Allylsilans statt. Voraussetzung für diesen Mechanismus ist die Fähigkeit des Siliciumatoms zur Höherkoordination. Es treten sowohl fünffach (a) als auch sechsfach koordinierte Intermediate (b in Abbildung 3) auf.

 Abbildung 2: Mechanismus der Lewisbase (LB) katalysierten Allylierung.

Abbildung 3: Fünffach (a) und sechsfach (b) koordinierte Siliciumverbindungen bei der Lewisbase (LB) katalysierten Allylierung.

In Gegenwart chiraler Basen gelingt es, die Lewisbase katalysierte Allylierung hoch enantioselektiv und diastereoselektiv auszuführen. Wer mehr über die Details dieser Reaktion erfahren möchte, liest die unten angegebenen Quellen.

Quellen: 

• Scott E. Denmark and Jiping Fu: "Catalytic enantioselective allylation with chiral Lewis bases" Chem. Commun., 2003, 167-170.
• Scott E. Denmark, , Eric J. Weber, Neil G. Almstead, Larry M. Wolf: "On the stereochemical course of the addition of allylsilanes to aldehydes" Tetrahedron 68 (2012) 7701–7718.
• C. Moberg: "Lewis Acid - Lewis Base Catalysis" in "Cooperative Catalysis: Designing Efficient Catalysts for Synthesis", R. Peters (Hrsg.), Wiley-VCH Winheim 2015, Seite 35 ff.