Highly Enantioselective Conjugate Addition of 3-Substituted Oxindoles to Vinyl Sulfone Catalyzed by Binaphthyl-Modified Tertiary Amines

Abstract

The enantioselective conjugate addition reaction of 3-substituted oxindoles with 1,1-bis(benzenesulfonyl)ethylene by binaphthyl-modified bifunctional organocatalysts was investigated. The corresponding Michael adducts, containing a quaternary center at C3 position of the oxindoles, were generally obtained in high yields with excellent enantioselectivities (up to 99% ee).

oxindole - vinyl sulfone - conjugate addition - bifunctional organocatalysis - asymmetric catalysis

References and Notes

For selected reviews, see:

1a Marti C. Carreira EM. Eur. J. Org. Chem.  2003,  2209 

1b Dounay AB. Overman LE. Chem. Rev.  2003,  103:  2945 

1c Galliford CV. Scheidt KA. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  8748 

1d Trost BM. Brennan MK. Synthesis  2009,  3003 

For reviews, see:

2a Dounay AB. Overman LE. Chem. Rev.  2003,  103:  2945 

2b Galliford CV. Scheidt KA. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  8748 

2c Lin H. Danishefsky SJ. Angew. Chem. Int. Ed.  2003,  42:  36 

2d Rahman AU. Basha A. Indole Alkaloids   Harwood Academic Publishers; Amsterdam: 1997. 

2e Zhou F. Liu Y.-L. Zhou J. Adv. Synth. Catal.  2010,  352:  1381 

3a Mouri S. Chen Z. Mitsunuma H. Furutachi M. Matsunaga S. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  1255 

3b Kato Y. Furutachi M. Chen Z. Mitsunuma H. Matsunaga S. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  9168 

3c Tomita D. Yamatsugu K. Kanai M. Shibasaki M. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  6946 

3d Linton EC. Kozlowski MC. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  16162 

3e Kundig EP. Seidel TM. Jia Y.-X. Bernardinelli G. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  8484 

3f Shintani R. Inoue M. Hayashi T. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  3353 

3g Dounay AB. Hatanaka K. Kodanko JJ. Oestreich M. Overman LE. Pfeifer LA. Weiss MM. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  6261 

3h Trost BM. Frederiksen MU. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  308 

3i Trost BM. Zhang Y. Chem. Eur. J.  2010,  16:  296 

3j Trost BM. Zhang Y. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  14548 

3k Hamashima Y. Suzuki T. Takano H. Shimura Y. Sodeoka M. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  10164 

3l Corkey BK. Toste FD. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  2764 

3m Jia Y.-X. Hillgren JM. Watson EL. Marsden SP. Kundig EP. Chem. Commun.  2008,  4040 

3n Lee S. Hartwig JF. J. Org. Chem.  2001,  66:  3402 

3o Trost BM. Czabaninuk LC. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  15534 

4a Bui T. Syed S. Barbas CF. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  8758 

4b Galzerano P. Bencivenni G. Pesciaioli F. Mazzanti A. Giannichi B. Sambri L. Bartoli G. Melchiorre P. Chem. Eur. J.  2009,  15:  7846 

4c Bravo N. Mon I. Companyo X. Alba A.-N. Moyano A. Rios R. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  6624 

4d Li X. Zhang B. Xi Z.-G. Luo S. Cheng J.-P. Adv. Synth. Catal.  2010,  352:  416 

4e Li X. Xi Z.-G. Luo S. Cheng J.-P. Org. Biomol. Chem.  2010,  8:  77 

4f Pesciaioli F. Tian X. Bencivenni G. Bartoli G. Melchiorre P. Synlett  2010,  1704 

For reviews, see:

5a Simpkins NS. Tetrahedron  1990,  46:  6951 

5b Najera C. Yus M. Tetrahedron  1999,  55:  10547 

5c Nielsen M. Jacobsen CB. Holub N. Paixao MW. Jørgensen KA. Angew. Chem. Int. Ed.  2010,  49:  2668 

5d Zhu Q. Lu Y. Aust. J. Chem.  2009,  62:  95 

5e Alba A.-NR. Companya X. Rios R. Chem. Soc. Rev.  2010,  39:  2018 

6a Zhu Q. Lu Y. Org. Lett.  2008,  10:  4803 

6b Zhu Q. Cheng L. Lu Y. Chem. Commun.  2008,  6315 

6c Zhu Q. Lu Y. Org. Lett.  2009,  11:  1721 

6d Zhu Q. Lu Y. Chem. Commun.  2010,  46:  2235 

6e Li H. Song J. Liu X. Deng L. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  8948 

6f Li H. Song J. Deng L. Tetrahedron  2009,  65:  3139 

6g Moss S. Alexakis A. Org. Lett.  2005,  7:  4361 

6h Quintard A. Bournaud C. Alexakis A. Chem. Eur. J.  2008,  14:  7504 

6i Quintard A. Alexakis A. Chem. Eur. J.  2009,  15:  11109 

6j Sulzer-Moss S. Alexakis A. Mareda J. Bollot G. Bernardinelli G. Filinchuk Y. Chem. Eur. J.  2009,  15:  3204 

6k Quintard A. Belot S. Sebastien M. Marchal E. Alexakis A. Eur. J. Org. Chem.  2010,  927 

6l Quintard A. Alexakis A. Chem. Commun.  2010,  46:  4085 

6m Landa A. Maestro M. Masdeu C. Puente A. Vera S. Oiarbide M. Palomo C. Chem. Eur. J.  2009,  15:  1562 

6n Liu T.-Y. Long J. Li B.-J. Jiang L. Li R. Wu Y. Ding L.-S. Chen Y.-C. Org. Biomol. Chem.  2006,  4:  2097 

6o Alba A.-NR. Companyo X. Valero G. Moyano A. Rios R. Chem. Eur. J.  2010,  16:  5354 

6p Alemn J. Reyes E. Richter B. Overgaard J. Jørgensen KA. Chem. Commun.  2007,  3921 

6q Moteki SA. Xu S. Arimitsu S. Maruoka K. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  17074 

7 Zhu Q. Lu Y. Angew. Chem. Int. Ed.  2010,  49:  7753 

8a Park EJ. Kim MH. Kim DY. J. Org. Chem.  2004,  69:  6897 

8b Kang YK. Kim DY. Bull. Korean Chem. Soc.  2008,  29:  2093 

8c Lee JH. Kim DY. Adv. Synth. Catal.  2009,  351:  1779 

8d Kang YK. Kim DY. J. Org. Chem.  2009,  74:  5734 

8e Lee JH. Kim DY. Synthesis  2010,  1860 

8f Kang YK. Kim DY. Curr. Org. Chem.  2010,  14:  917 

9a Moon HW. Cho MJ. Kim DY. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  4896 

9b Moon HW. Kim DY. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  2906 

9c Moon HW. Kim DY. Bull. Korean Chem. Soc.  2011,  32:  291 

9d Kang YK. Kim SM. Kim DY. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  11847 

10a Mang JY. Kim DY. Bull. Korean Chem. Soc.  2008,  29:  2091 

10b Kim SM. Lee JH. Kim DY. Synlett  2008,  2659 

10c Jung SH. Kim DY. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  5527 

10d Kwon BK. Kim SM. Kim DY.
J. Fluorine Chem.  2009,  130:  759 

10e Oh Y. Kim SM. Kim DY. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  4674 

10f Kwon BK. Kim DY. Bull. Korean Chem. Soc.  2009,  30:  1441 

10g Yoon SJ. Kang YK. Kim DY. Synlett  2011,  420 

For selected examples of asymmetric catalysis with chiral squaramide-derived catalysts, see:

11a Malerich JP. Hagihara K. Rawal VH. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  14416 

11b Zhu Y. Malerich JP. Rawal VH. Angew. Chem. Int. Ed.  2010,  49:  153 

11c Konishi H. Lam TY. Malerich JP. Rawal VH. Org. Lett.  2010,  12:  2028 

11d Qian Y. Ma G. Lv A. Zhu H.-L. Zhao J. Rawal VH. Chem. Commun.  2010,  46:  3004 

11e Dai L. Wang S.-X. Chen F.-E. Adv. Synth. Catal.  2010,  352:  2137 

11f Jiang H. Paixão MW. Monge D. Jørgensen KA. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  2775 

12

Typical Procedure for the Conjugate Addition Reaction of 3-Phenyl Oxindole 1f with Vinyl Sulfone 2
To a solution of 3-phenyl oxindole 1f (0.3 mmol, 92 mg) and catalyst VIII (0.03 mmol, 21.4 mg) in CH₂Cl₂ (1.2 mL) was added 1,1-bis(benzenesulfonyl)ethylene (2, 0.45 mmol, 138.7 mg). Reaction mixture was stirred for 6 h at r.t., concentrated, and purified by flash column chromatography (EtOAc-hexane = 1:5) to afford the Michael adduct (3f, 168 mg, 90%). ( R )- tert -Butyl 3-[2,2-bis(phenylsulfonyl)ethyl]-2-oxo-3-phenylindoline-1-carboxylate (3f) [α]_D ^²7 26.0 (c 0.4, CHCl₃). ^¹H NMR (200 MHz, CDCl₃): δ = 8.07-7.97 (m, 3 H), 7.77-7.67 (m, 3 H), 7.64-7.46 (m, 6 H), 7.38-7.16 (m, 7 H), 4.45-4.41 (m, 1 H), 3.40-3.29 (m, 2 H), 1.59 (s, 9 H). ^¹³C NMR (50 MHz, CDCl₃): δ = 175.2, 149.2, 141.2, 140.8, 138.0, 134.7, 134.4, 131.0, 129.3, 128.9, 128.8, 128.0, 126.7, 125.7, 124.6, 116.3, 84.3, 80.6, 55.2, 32.1, 28.0. HPLC [n-hexane-i-PrOH (90:10), 254 nm, 0.5 mL/min] Chiralcel OD-H column, t _R = 18.8 min (major), t _R = 23.9 (minor), 95% ee.