Functionalized BINOL Derivatives as Ligands for Enantioselectively Catalyzed Aldol Additions: Highly Enantioselective Synthesis of Chiral β-Hydroxy Thioesters

Abstract

A series of 3,3′-disubstituted and 6,6′-disubstituted BINOL derivatives was synthesized and examined in typical titanium(IV) promoted aldol reactions. The model reaction of S-ketene silyl acetal 13 and aldehydes 12a and 12b revealed that 6,6′-dibromo-BINOL derivative (R)-6 is the ligand of choice for these transformations. Up to 97% yield with excellent enantioselectivity (ee > 97%) could be achieved. Scope and limitations were demonstrated using a series of aldehydes as substrates, which were generally transformed into their aldol adducts by the (R)-6/Ti(Oi-Pr)₄ catalyst with good efficacy and high enantioselectivity.

Keywords

binaphthalene - Aldol reaction - titanium - Sonogashira reaction - thioesters - bissteroidal ligand

References

• 1 Zimmer R. Peritz A. Czerwonka R. Schefzig L. Reissig H.-U. Eur. J. Org. Chem.  2002,  3419 
• 2 Adger B. Bes MT. Grogan G. McCague R. Pedragosa-Moreau S. Roberts SM. Villa R. Wan PWH. Willetts AJ. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1995,  1563 
• 3 Evans DA. Fitch DM. Smith TE. Cee VJ. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  10033 
• Reviews:
• 4a Nelson SG. Tetrahedron: Asymmetry  1998,  9:  357 
• 4b Carreira EM. In Comprehensive Asymmetric Catalysis   Vol. 3:  Jacobsen EN. Pfaltz A. Yamamoto Y. Springer; Heidelberg: 1999.  p.998 
• 4c Arya P. Qin H. Tetrahedron  2000,  56:  917 
• 4d Machajewski TD. Wong C.-H. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  1352 ; Angew. Chem. 2000, 112, 1407
• 4e Palomo C. Oiarbide M. Garcia JM. Chem.-Eur. J.  2002,  8:  36 
• 4f Mikami K. Terada M. Matsuzawa H. Angew. Chem. Int. Ed.  2002,  41:  3554 ; Angew. Chem. 2002, 114, 3704
• 4g Palomo C. Oiarbide M. Garcia JM. Chem. Soc. Rev.  2004,  33:  65 
• 4h For the ‘auxiliary-based’ concept, see: Braun M. Stereoselective Synthesis, In Houben-Weyl   Vol. E21/b, 4th ed.:  Thieme Verlag; Stuttgart: 1995.  p.1603 
• Reviews:
• 5a Yamamoto Y. Asao N. Chem. Rev.  1993,  93:  2207 
• 5b Bach T. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.  1994,  33:  417 ; Angew. Chem. 1994, 106, 433
• 5c Hoveyda A. Morken P. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.  1996,  35:  1262 ; Angew. Chem. 1996, 108, 1378
• 5d Cozzi PG. Tagliavini E. Umani-Ronchi A. Gazz. Chim. Ital.  1997,  127:  247 
• 5e Zimmer R. Suhrbier J. J. Prakt. Chem.  1997,  339:  758 
• 5f Chen Y. Yekta S. Yudin AK. Chem. Rev.  2003,  103:  3155 
• 6a Motoyama Y. Terada M. Mikami K. Synlett  1995,  967 
• 6b Larsen DS. O’Shea MD. Brooker S. Chem. Commun.  1996,  203 
• 6c Matsukawa S. Mikami K. Tetrahedron: Asymmetry  1997,  8:  815 
• 6d Ishihara K. Kondo S. Kurihara H. Yamamoto H. Ohashi S. Inagaki S. J. Org. Chem.  1997,  62:  3026 
• 6e Ishihara K. Kurihara H. Matsumoto M. Yamamoto H. J. Am. Chem. Soc.  1998,  120:  6920 
• 6f Kobayashi S. Kusakabe K.-I. Komiyama S. Ishitani H. J. Org. Chem.  1999,  64:  4220 
• 6g Johannsen M. Jorgensen KA. J. Org. Chem.  1999,  64:  299 
• 6h Yamashita Y. Saito S. Ishitani H. Kobayashi S. Org. Lett.  2002,  4:  1221 
• 6i Du H. Ding K. Org. Lett.  2003,  5:  1091 
• 7 Ishitani H. Komiyama S. Kobayashi S. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.  1998,  37:  3184 ; Angew. Chem. 1998, 110, 3369
• 8a Ishitani H. Ueno M. Kobayashi S. J. Am. Chem. Soc.  1997,  119:  7153 
• 8b Kobayashi S. Hasegawa Y. Ishitani H. Chem. Lett.  1998,  1131 
• 8c Ishitani H. Kitazawa T. Kobayashi S. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  2161 
• 8d Akiyama T. Itoh J. Yokota K. Fuchibe K. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  1566 ; Angew. Chem. 2004, 116, 1592
• 9a Nakamura Y. Takeuchi S. Ohgo Y. Curran DP. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  57 
• 9b Kang J. Lee JH. Lim DS. Tetrahedron: Asymmetry  2003,  14:  305 
• 9c Nakamura Y. Takeuchi S. Ohgo Y. J. Fluorine Chem.  2003,  120:  121 
• 10a Yamago S. Furukawa M. Azuma A. Yoshida J.-I. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  3783 
• 10b Gastner T. Ishitani H. Akiyama R. Kobayashi S. Angew. Chem. Int. Ed.  2001,  40:  1896 ; Angew. Chem. 2001, 113, 1949
• 10c Yin Y.-Y. Zhao G. Qian Z.-S. Yin W.-X. J. Fluorine Chem.  2003,  120:  117 
• 11a Sasai H. Tokunaga T. Watanabe S. Suzuki T. Itoh N. Shibasaki M. J. Org. Chem.  1995,  60:  7388 
• 11b Oshida J. Okamoto M. Azuma S. Tanaka T. Tetrahedron: Asymmetry  1997,  8:  2579 
• 11c Nugent BM. Yoder RA. Johnston JN. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  3418 
• 12a Terada M. Mikami K. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1995,  2391 
• 12b Qian C. Huang T. Tetrahedron Lett.  1997,  38:  6721 
• 12c Yuan Y. Zhang X. Ding K. Angew. Chem. Int. Ed.  2003,  42:  5478 ; Angew. Chem. 2003, 115, 5636
• 12d Guo H. Wang X. Ding K. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  2009 
• 13a Qian C. Huang T. Zhu C. Sun J. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1998,  2097 
• 13b Kumagai N. Matsunaga S. Shibasaki M. Org. Lett.  2001,  3:  4251 
• 13c Yao W. Wang J. Org. Lett.  2003,  5:  1527 
• 13d Korostylev A. Monsees A. Fischer C. Börner A. Tetrahedron: Asymmetry  2004,  15:  1001 
• 13e Yuan Y. Wang X. Li X. Ding K. J. Org. Chem.  2004,  69:  146 
• 14a Ishitani H. Yamashita Y. Shimizu H. Kobayashi S. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  5403 
• 14b Yamashita Y. Ishitani H. Shimizu H. Kobayashi S. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  3292 
• 15 Lingenfelter DS. Helgeson RC. Cram DJ. J. Org. Chem.  1981,  46:  393 
• 16 Dotsevi Yao Sogah G. Cram DJ. J. Am. Chem. Soc.  1979,  101:  3035 
• 17 Buisman GJH. van der Veen LA. Klootwijk A. de Lange WGJ. Kamer PCJ. van Leeuwen PWNM. Voigt D. Organometallics  1997,  16:  2929 
• 18 Matsukawa S. Mikami K. Tetrahedron: Asymmetry  1995,  6:  2571 
• 20 Dale JA. Dull DL. Mosher HS. J. Org. Chem.  1969,  34:  2543 
• 21a Enev V. Ewers CLJ. Harre M. Nickisch K. Mohr JT. J. Org. Chem.  1997,  62:  7092 
• 21b Enev VS. Mohr J. Harre M. Nickisch K. Tetrahedron: Asymmetry  1998,  9:  2693 
• 21c Bolm C. Dabard OAG. Synlett  1999,  360 
• 21d Kostova K. Genov M. Philipova I. Dimitrov V. Tetrahedron: Asymmetry  2000,  11:  3253 
• 21e Schneider MF. Harre M. Pieper C. Tetrahedron Lett.  2002,  43:  8751 
• 22 Schreiber SL. Claus RE. Org. Synth.  1986,  64:  150 
• 23a From ε-caprolactone: Murata T. Kumagai T. Ishikawa M. Tadano K.-I. Ogawa S. Bull. Chem. Soc. Jpn.  1996,  69:  3551 
• 23b Silylation of the resulting alcohol with TBDMSCl: Corey EJ. Venkateswarlu A. J. Am. Chem. Soc.  1972,  94:  6190 
• 24 Gerlach H. Künzler P. Helv. Chim. Acta  1978,  61:  2503 
• 25 Keck GE. Krishnamurthy D. Grier MC. J. Org. Chem.  1993,  58:  6543 
• 26 Gennari C. Vulpetti A. Pain G. Tetrahedron  1997,  53:  5909 
• 27 Zimmer R. Hain U. Berndt M. Gewald R. Reissig H.-U. Tetrahedron: Asymmetry  2000,  11:  879 

19

The NMR signals of the electronically deficient dibromo derivative (R)-6 are generally shifted upfield when compared with the unsubstituted (R)-4.