Thieme Chemistry Journal Awardees - Where Are They Now? Bifunctional Silver Acetate Catalyzed Asymmetric Mannich-Type Reactions

Abstract

Efficient bifunctional silver acetate catalyzed three asymmetric Mannich-type reactions with high reactivity, up to >95:5 diastereoselectivities and moderate to excellent enantioselectivities (up to 97% ee). External base is not required in this bifunctional catalytic procedure, in which acetate promotes the deprotonation.

Key words

bifunctional - silver acetate - Mannich reaction - asymmetric catalysis - imines

References and Notes

• 1a Martin SF. Acc. Chem. Res.  2002,  35:  895 
• 1b Córdova A. Acc. Chem. Res.  2004,  37:  102 
• 1c Notz W. Tanaka F. Barbas CF. Acc. Chem. Res.  2004,  37:  580 
• 1d Ting A. Schaus SE. Eur. J. Org. Chem.  2007,  5797 
• 1e Verkade JMM. van Hemert LJC. Quaedflieg PJLM. Rutjes FPJT. Chem. Soc. Rev.  2008,  37:  29 
• 2 Viso A. de la Pradilla RF. Garcia A. Flores A. Chem. Rev.  2005,  105:  3167 
• For Ag-catalyzed Mannich reactions, see:
• 3a Ferraris D. Young B. Dudding T. Lectka T. J. Am. Chem. Soc.  1998,  120:  4548 
• 3b Josephsohn NS. Snapper ML. Hoveyda AH. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  3734 
• 3c Josephsohn NS. Carswell EL. Snapper ML. Hoveyda AH. Org. Lett.  2005,  7:  2711 
• 3d Carswell EL. Snapper ML. Hoveyda AH. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  7230 
• 3e Mandai H. Mandai K. Snapper ML. Hoveyda AH. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  17961 
• 3f Wieland LC. Vieira EM. Snapper ML. Hoveyda AH. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  570 
• For Cu-catalyzed Mannich reactions, see:
• 4a Nishiwaki N. Knudsen KR. Gothelf KV. Jørgensen KA. Angew. Chem. Int. Ed.  2001,  40:  2992 
• 4b Juhl K. Gathergood N. Jørgensen KA. Angew. Chem. Int. Ed.  2001,  40:  2995 
• 4c Knudsen KR. Risgaard T. Nishiwaki N. Gothelf KV. Jørgensen KA. J. Am. Chem. Soc.  2001,  123:  5843 
• 4d Kobayashi S. Matsubara R. Nakamura Y. Kitagawa H. Sugiura M. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  2507 
• 4e Handa S. Gnanadesikan V. Matsunaga S. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  4900 
• 4f Suto Y. Kanai M. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  500 
• 4g Du Y. Xu LW. Shimizu Y. Oisaki K. Kanai M. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  16146 
• For Zn-catalyzed Mannich reactions, see:
• 5a Kobayashi S. Hamada T. Manabe K. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  5640 
• 5b Matsunaga S. Kumagai N. Harada S. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  4712 
• 5c Trost BM. Terrell LR. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  338 
• 5d Hamada T. Manabe K. Kodayashi S. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  7768 
• 5e Matsunaga S. Yoshida T. Morimoto H. Kumagai N. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  8777 
• 5f Yoshida T. Morimoto H. Kumagai N. Matsunaga S. Shibasaki M. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  3470 
• 5g Trost BM. Jaratjaroonphong J. Reutrakul V. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  2778 
• For Zr-catalyzed Mannich reactions, see:
• 6a Ishitani H. Ueno M. Kobayashi S. J. Am. Chem. Soc.  1997,  119:  7153 
• 6b Ishitani H. Ueno M. Kobayashi S. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  8180 
• 6c Ihori Y. Yamashita Y. Ishitani H. Kobayashi S. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  15528 
• 6d Saruhashi K. Kobayashi S. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  11232 
• For other metal-catalyzed Mannich reactions, see:
• 7a Arend M. Angew. Chem. Int. Ed.  1999,  38:  2873 
• 7b Yamada K. Harwood SJ. Groger H. Shibasaki M. Angew. Chem. Int. Ed.  1999,  38:  3504 
• 7c Kobayashi S. Arai K. Shimizu H. Ihori Y. Ishitani H. Yamashita Y. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  761 
• 7d Harada S. Handa S. Matsunaga S. Shibasaki M. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  4365 
• 7e Morimoto H. Lu G. Aoyama N. Matsunaga S. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  9588 
• 7f Cutting GA. Stainforth NE. John MP. Kociok-Köhn G. Willis MC. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  10632 
• 7g Chen Z. Morimoto H. Matsunaga S. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  2170 
• 7h Lu G. Morimoto H. Matsunaga S. Shibasaki M. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  6847 
• 7i Morimoto H. Yoshino T. Yukawa T. Lu G. Matsunaga S. Shibasaki M. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  9125 
• 7j Xu YJ. Lu G. Matsunaga S. Shibasaki M. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  3353 
• 7k Hamashima Y. Sasamoto N. Hotta D. Somei H. Umebayashi N. Sodeoka M. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  1525 
• For proline-catalyzed Mannich reactions, see:
• 8a List B. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  9336 
• 8b List B. Pojarliev P. Biller WT. Martin HJ. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  827 
• 8c Córdova A. Notz W. Zhong GF. Betancort JM. Barbas CF. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  1842 
• 8d Córdova A. Watanabe S.-i. Tanaka F. Notz W. Barbas CF. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  1866 
• 8e Hayashi Y. Tsuboi W. Ashimine I. Urushima T. Shoji M. Sakai K. Angew. Chem. Int. Ed.  2003,  42:  3677 
• 8f Hayashi Y. Tsuboi W. Shoji M. Suzuki N. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  11208 
• 8g Zhuang W. Saaby S. Jørgensen KA. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  4476 
• 8h Ibrahem I. Casas J. Córdova A. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  6528 
• 8i Enders D. Grondal C. Vrettou M. Raabe G. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  4079 
• 8j Marques MMB. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  348 
• 8k Mitsumori S. Zhang H. Cheong PHY. Houk KN. Tanaka F. Barbas CF. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  1040 
• 8l Zhang HL. Mifsud M. Tanaka F. Barbas CF. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  9630 
• 8m Yang JW. Stadler M. List B. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  609 
• 8n Gianelli C. Sambri L. Carlone A. Bartoli G. Melchiorre P. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  8700 
• 8o Hayashi Y. Okano T. Itoh T. Urushima T. Ishikawa H. Uchimaru T. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  9053 
• 8p Zhang HL. Mitsumori S. Utsumi N. Imai M. Garcia-Delgado N. Mifsud M. Albertshofer K. Cheong PHY. Houk KN. Tanaka F. Barbas CF. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  875 
• 8q Hahn BT. Fröhlich R. Harms K. Glorius F. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  9985 
• 8r Yang JW. Chandler C. Stadler M. Kampen D. List B. Nature  2008,  452:  453 
• 8s Chandler C. Galzerano P. Michrowska A. List B. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  1978 
• For Brønsted acid catalyzed Mannich reactions, see:
• 9a Akiyama T. Itoh J. Yokota K. Fuchibe K. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  1566 
• 9b Nugent BM. Yoder RA. Johnston JN. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  3418 
• 9c Singh A. Yoder RA. Shen B. Johnston JN. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  3466 
• 9d Hashimoto T. Maruoka K. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  10054 
• 9e Guo QX. Liu H. Guo C. Luo SW. Gu Y. Gong LZ. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  3790 
• 9f Yamanaka M. Itoh J. Fuchibe K. Akiyama T. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  6756 
• 9g Sickert M. Schneider C. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  3631 
• 9h Singh A. Johnston JN. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  5866 
• For thiurea-catalyzed Mannich reactions, see:
• 10a Wenzel AG. Jacobsen EN. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  12964 
• 10b Yoon TP. Jacobsen EN. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  466 
• 10c Taylor MS. Tokunaga N. Jacobsen EN. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  6700 
• 10d Zhang Y. Liu YK. Kang TR. Hu ZK. Chen YC. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  2456 
• 10e Yalalov DA. Tsogoeva SB. Shubina TE. Martynova IM. Clark T. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  6624 
• 10f Wang CJ. Dong XQ. Zhang ZH. Xue ZY. Teng HL. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  8606 
• For other organocatalyst-catalyzed Mannich reactions, see:
• 11a Kano T. Yamaguchi Y. Tokuda O. Maruoka K. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  16408 
• 11b Poulsen TB. Alemparte C. Saaby S. Bella M. Jørgensen KA. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  2896 
• 11c Mizuta S. Shibata N. Goto Y. Furukawa T. Nakamura S. Toru T. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  6394 
• 11d Ramasastry SSV. Zhang H. Tanaka F. Barbas CF. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  288 
• 11e Notte GT. Leighton JL. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  6676 
• 11f Uraguchi D. Koshimoto K. Ooi T. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  10878 
• 11g Uraguchi D. Ueki Y. Ooi T. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  14088 
• 11h Kano T. Yamaguchi Y. Maruoka K. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  1838 
• 12a Zeng W. Zhou YG. Org. Lett.  2005,  7:  5055 
• 12b Zeng W. Chen GY. Zhou YG. Li YX. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  750 
• 12c Zeng W. Zhou YG. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  4619 
• 12d For a review regarding Ag-catalyzed enantioselective reactions, see: Naodovic M. Yamamoto H. Chem. Rev.  2008,  108:  3132 
• For Mannich reactions of imines with β-dicarbonyl and related compounds, see:
• 13a Uraguchi D. Terada M. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  5356 
• 13b Lou S. Taoka BM. Ting A. Schaus SE. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  11256 
• 13c Fini F. Bernardi L. Herrera RP. Pettersen D. Ricci A. Sgarzani V. Adv. Synth. Catal.  2006,  348:  2043 
• 13d Song J. Wang Y. Deng L. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  6048 
• 13e Tillman AL. Ye JX. Dixon DJ. Chem. Commun.  2006,  1191 
• 13f Ting A. Lou S. Schaus SE. Org. Lett.  2006,  8:  2003 
• 13g Lou S. Dai P. Schaus SE. J. Org. Chem.  2007,  72:  9998 
• 13h Marianacci O. Micheletti G. Bernardi L. Fini F. Fochi M. Pettersen D. Sgarzani V. Ricci A. Chem. Eur. J.  2007,  13:  8338 
• 13i Terada M. Tanaka H. Sorimachi K. Synlett  2008,  1661 
• 13j Hatano M. Maki T. Moriyama K. Arinobe M. Ishihara K. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  16858 
• 13k Yamaoka Y. Miyabe H. Yasui Y. Takemoto Y. Synthesis  2007,  2571 
• 14 Bernardi L. Gothelf AS. Hazell RG. Jørgensen KA. J. Org. Chem.  2003,  68:  2583 
• 15 Ooi T. Kameda M. Fujii J. Maruoka K. Org. Lett.  2004,  6:  2397 
• 16 Okada A. Shibuguchi T. Ohshima T. Masu H. Yamaguchi K. Shibasaki M. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  4564 
• 17 Kobayashi S. Yazaki R. Seki K. Yamashita Y. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  5613 
• 18 Yan XX. Peng Q. Li Q. Zhang K. Yao J. Hou XL. Wu YD. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  14362 
• 19 Hernández-Toribio J. Arrayás RG. Carretero JC. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  16150 
• 20 Shang DJ. Liu YL. Zhou X. Liu XH. Feng XM. Chem. Eur. J.  2009,  15:  3678 
• For asymmetric vinylogous Mannich-type reactions, see:
• 21a Uraguchi D. Sorimachi K. Terada M. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  11804 
• 21b Akiyama T. Honma Y. Itoh J. Fuchibe K. Adv. Synth. Catal.  2008,  350:  399 
• 21c Giera DS. Sickert M. Schneider C. Org. Lett.  2008,  10:  4259 
• 21d González AS. Arrayás RG. Rivero MR. Carretero JC. Org. Lett.  2008,  10:  4335 
• 21e Yamaguchi A. Matsunaga S. Shibasaki M. Org. Lett.  2008,  10:  2319 
• 22 Liu TY. Cui HL. Long J. Li BJ. Wu Y. Ding LS. Chen YC. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  1878 
• For vinylogous Michael reactions of α,α-dicyanoolefins, see:
• 23a Xue D. Chen YC. Cun LF. Wang QW. Zhu J. Deng JG. Org. Lett.  2005,  7:  5293 
• 23b Xie JW. Yue L. Xue D. Ma XL. Chen YC. Wu Y. Zhu J. Deng JG. Chem. Commun.  2006,  1563 
• 23c Xie JW. Chen W. Li R. Zeng M. Du W. Yue L. Chen YC. Wu Y. Zhu J. Deng JG. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  389 
• 24 Niess B. Jørgensen KA. Chem. Commun.  2007,  1620 

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General Procedure for the Silver Acetate Catalyzed Mannich Reactions (Table 4, entry 1): Ligand (0.0075 mmol) and AgOAc (1.2 mg, 0.007 mmol) were placed in a dried Schlenk tube under a nitrogen atmosphere and Et₂O (1.0 mL) was added. The mixture was stirred at room temperature for about 0.5 h. After cooling to the indicated temperature, α,α-dicyanoolefin (0.23 mmol) was added as a solution in Et₂O (1.0 mL) followed by addition of aldimine (0.276 mmol). Progress of the Ag-catalyzed Mannich reaction was typically monitored by TLC analysis. Upon consumption of the limiting reagent, the reaction was isolated by a short column of silica gel chromatography directly. The ratio (syn/anti) was determined by NMR spectroscopic analysis of the crude product. The crude adducts were purified by column chromatography on silica gel.

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Selected physical and spectral data for 7a: white solid, 64% ee, [α]_D ^²³ -82.9 (c 1.03, CHCl₃); R _f 0.55 (PE-EtOAc, 5:1); HPLC (Chiralpak AD-H column; i-PrOH-hexane, 95:5; 0.8 mL/min; 254 nm; 30 ˚C): t _R(minor) = 8.2 min, t _R(major) = 13.6 min; ^¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 8.06 (d, J = 7.9 Hz, 1 H), 7.51 (t, J = 7.4 Hz, 1 H), 7.41-7.24 (m, 7 H), 4.94-4.92 (m, 1 H), 4.53 (t, J = 10.4 Hz, 1 H), 3.72-3.68 (m, 1 H), 2.89-2.85 (m, 1 H), 2.70-2.66 (m, 1 H), 1.93-1.89 (m, 1 H), 1.51-1.47 (m, 1 H), 1.42 (s, 9 H); ^¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 175.1, 154.7, 140.0, 138.9, 133.5, 129.8, 129.4, 128.7, 128.6, 127.0, 126.9, 114.2, 113.6, 82.1, 80.2, 57.5, 49.1, 28.3, 25.9, 25.2.