Asymmetric Synthesis of Aliphatic α-Amino and γ-Hydroxy α-Amino Acids and Introduction of a Template for Crystallization-Induced Asymmetric Transformation

Abstract

The asymmetric synthesis of aliphatic α-amino and γ-hydroxy α-amino acids is described. The key step is an aza-Michael addition controlled by crystallization-induced asymmetric transformation (CIAT), affording excellent diastereomeric ratios (dr ≥96:4). Consecutive deoxygenation or stereoselective reduction (dr 99:1) furnish various α-amino and γ-hydroxy α-amino acids, respectively.

Key words

amino acids - asymmetric synthesis - Michael additions - reductions - solvent effects

References

• For the most recent reviews, see:
• 1a Berkowitz DB. Charette BD. Karukurichi KR. McFadden JM. Tetrahedron: Asymmetry  2006,  17:  869 
• 1b Fülöp F. Martinek TA. Toth GK. Chem. Soc. Rev.  2006,  35:  323 
• 1c Bonauer C. Walenzyk T. König B. Synthesis  2006,  1 
• For selected examples, see:
• 2a Resnick L. Galante RJ. Tetrahedron: Asymmetry  2006,  17:  846 
• 2b Boesten WHJ. Seerden JPG. DeLange B. Dielemans HJA. Elsenberg HLM. Kaptein B. Moody HM. Kellogg RM. Broxterman QB. Org. Lett.  2001,  3:  1121 
• 2c Parmar VS. Singh A. Bisht KS. Kumar N. Belokan YN. Kochetkov KA. Ikonnikov NS. Orlova SA. Tararov VI. Saveleva TF. J. Org. Chem.  1996,  61:  1223 
• 2d Shiraiwa T. Kataoka K. Sakata S. Kurokawa H. Bull. Chem. Soc. Jpn.  1989,  62:  109 
• 2e Boyle WJ. Sifniades S. VanPeppen JF. J. Org. Chem.  1979,  44:  4841 
• For selected examples, see:
• 3a Pye PJ. Rossen K. Weissman SA. Maliakal A. Reamer RA. Ball R. Tsou NN. Volante RP. Reider PJ. Chem. Eur. J.  2002,  8:  1372 
• 3b Shi YJ. Wells KM. Pye PJ. Choi WB. Churchill HRO. Lynch JE. Maliakal A. Sager JW. Rossen K. Volante RP. Reider PJ. Tetrahedron  1999,  55:  909 
• 3c Cooper J. Humber DC. Long AG. Synth. Commun.  1986,  16:  1469 
• 3d Weinges K. Klotz KP. Droste H. Chem. Ber.  1980,  113:  710 
• 4a Anderson NG. Org. Process Res. Dev.  2005,  9:  800 
• 4b Brands KMJ. Davies AJ. Chem. Rev.  2006,  106:  2711 
• 5 Urbach H. Henning R. Tetrahedron Lett.  1984,  25:  1143 
• 6 For comparison, addition of (1-phenylethyl)amine to ethyl 4-oxo-4-phenylbut-2-enoate leads to a dr of 2:1, see: Knollmueller M. Ferencic M. Gärtner P. Girreser U. Klinge M. Gaischin L. Mereiter K. Noe CR. Monatsh. Chem.  1999,  130:  769 
• 7 Yamada M. Nagashima N. Hasegawa J. Takahashi S. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  9019 
• 8 Berkes D. Kolarovic A. Povazanec F. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  5257 
• 9a Kolarovic A. Berkes D. Baran P. Povazanec F. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  2579 
• 9b Berkes D. Kolarovic A. Raptis RG. Baran P. J. Mol. Struct.  2004,  697:  101 
• 10 Jakubec P. Berkes D. Povazanec F. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  4755 
• 11 Kolarovic A. Berkes D. Baran P. Povazanec F. Tetrahedron Lett.  2005,  46:  975 
• 12 Berkes D. Kolarovic A. Manduch R. Baran P. Povazanec F. Tetrahedron: Asymmetry  2005,  16:  1927 
• 13 Jakubec P. Berkes D. Siska R. Gardianova M. Povazanec F. Tetrahedron: Asymmetry  2006,  accepted for publication 
• 14a Kobayashi Y. Kishihara K. Watatani K. Tetrahedron Lett.  1996,  37:  4385 
• 14b Kobayashi Y. Nakano M. Kumar GB. Kishihara K. J. Org. Chem.  1998,  63:  7505 
• 15a Kiehlmann E. Loo P.-W. Can. J. Chem.  1969,  47:  2029 
• 15b Kiehlmann E. Loo P.-W. Can. J. Chem.  1971,  49:  1588 
• 16 Shiba T. Mukunoki Y. Akiyama H. Bull. Chem. Soc. Jpn.  1975,  48:  1902 
• 17 Kirsten G. Hartmann T. Steiner M. Planta Med.  1966,  14:  241 
• 18a Baker CG. Meister A. J. Am. Chem. Soc.  1951,  73:  1336 
• 18b Mills AK. Smith AEW. Helv. Chim. Acta  1960,  43:  1915 
• 18c Hayashi K. Nunami K. Kato J. Yoneda N. Kubo M. Ochiai T. Ishida R. J. Med. Chem.  1989,  32:  289 
• 18d Miyazawa T. Minowa H. Miyamoto T. Imagawa K. Yanagihara R. Yamada T. Tetrahedron: Asymmetry  1997,  8:  367 
• 19a Arnold LD. Drover JCG. Vederas JC. J. Am. Chem. Soc.  1987,  109:  4649 
• 19b Deboves HJC. Grabowska U. Rizzo A. Jackson RFW. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  2000,  4284 
• 20a Baldwin JE. Spivey AC. Schofield CJ. Sweeney JB. Tetrahedron  1993,  49:  6309 
• 20b Church NJ. Young DW. Tetrahedron Lett.  1995,  36:  151 
• 21 Corey EJ. Link JO. J. Am. Chem. Soc.  1992,  114:  1906 
• 22 Bull SD. Davies SG. Garner AC. O’Shea MD. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  2001,  3281 
• 23 Schmeck C. Hegedus LS. J. Am. Chem. Soc.  1994,  116:  9927 
• 24 Scheffold R. Dubs P. Helv. Chim. Acta  1967,  50:  798 
• 25 Sugiyama N. Kataoka H. Kashima C. Yamada K. Bull. Chem. Soc. Jpn.  1969,  42:  1098 
• 26 Bowden K. Henry MP. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2  1972,  206 
• 27 Kiehlmann E. Wells JI. Can. J. Chem.  1976,  54:  1998 
• 28 Ernest I. Jelínková H. Coll. Czech. Chem. Commun.  1959,  24:  3341 
• 29 Moffatt JS. Newbery G. Webster W. J. Chem. Soc.  1946,  451 
• 30 Obrecht D. Weiss B. Helv. Chim. Acta  1989,  72:  117 
• 31 Birnbaum SM. Fu SCJ. Greenstein JP. J. Biol. Chem.  1953,  203:  333 
• 32 Shoji J. Sakazaki R. J. Antibiot.  1970,  23:  519