The Nazarov cyclization in organic synthesis. Recent advances

Some New Nazarov Chemistry

Substituted divinyl ketones were studied in the Nazarov cyclization. α-Carbomethoxy divinyl ketones underwent efficient Nazarov cyclization with catalytic copper triflate (2 mol %) to give a single cyclopentenone regio- and stereoisomer. The efficiency of the cyclizations correlated with the ability of the substituents to favorably polarize the π-system of the cationic intermediate.

Polarizing the Nazarov Cyclization: Efficient Catalysis under Mild Conditions

Efficient Nazarov cyclizations of 2-alkoxy-1,4-pentadien-3-ones.

Es wird der Versuch unternommen, wichtige Entwicklungen auf dem Gebiet der Organischen Synthese in den letzten 25 Jahren zu skizzieren und in die Zukunft zu projizieren. — Die wichtigsten Motive fur die Durchfuhrung einer Naturstoffsynthese existieren nicht mehr: Statt der Zielstruktur als solcher steht heute deren Funktion und Wirksamkeit im Mittelpunkt des Interesses. Inhibitoren mit Affinitat zu allen wichtigen Enzymen und Rezeptoren der belebten Natur werden zu Zielmolekulen. — Neue Synthesemethoden werden am ehesten auf dem Gebiet der biologisch-chemischen und der metallorganischen Chemie entdeckt werden. Enzyme, ganze Mikroorganismen oder Zellkulturen werden schon heute im Forschungslabor wie auch in der Industrie zur enantioselektiven Herstellung bestimmter Verbindungen verwendet. Durch den Entwurf geeigneter Analoga von Ubergangszustanden und Zwischenprodukten wird es zusatzlich moglich sein, unter Zuhilfenahme des Saugetier-Immunsystems und der Gentechnologie katalytisch wirksame monoklonale Antikorper fur praktisch beliebige Reaktionen herzustellen und vor allem im industriellen Masstab einzusetzen. Wirklich neue Reaktionen wird es wohl nur noch auf dem Gebiet der ubergangsmetallorganischen Chemie geben, die uns in den nachsten Jahren weitere „Wunderreagentien” bescheren wird. Bei den Derivaten der Hauptgruppenelemente („elementorganische” Chemie) werden schrittweise Verbesserungen in der Versuchsfuhrung und die Anwendung spezieller Techniken zu ungeahnter Effizienz und Selektivitat bekannter Prozesse fuhren. Das Schwergewicht wird bei allen Synthesemethoden auf der Suche nach katalytischen und enantioselektiven Varianten liegen: Es wird nicht lange dauern, bis fur alle Standardreaktionen, die von achiralen Edukten zu chiralen Produkten fuhren, entsprechende Modifikationen zur Verfugung stehen werden. Analytik, Spektroskopie, Strukturanalyse, Theorie und elektronische Datenverarbeitung sind fur den Fortschritt auf dem Gebiet der Synthese unentbehrlich. Nur durch diese „Hilfsmittel” werden immer grosere und kompliziertere Systeme mit den Methoden der Chemie, d. h. auf molekularer oder supramolekularer Ebene, erfasbar. — Zu allen erwahnten Themen werden Beispiele angefuhrt; eine sehr umfangreiche Literaturliste11 soll das weitere Studium erleichtern. — Wenn dieser Artikel dazu fuhrt, das weniger Kollegen als bisher die Organische Chemie als eine reife Wissenschaft ansehen und das der Nachwuchs erkennt, wie lebendig und kraftvoll die Organische Synthese sich neuen Zielen zuwendet und alte Traume Wirklichkeit werden last, hat er seinen Zweck erfullt.

Organische Synthese — wohin?

The ability to incorporate alkyl, alkenyl, aryl, and heteroatomic groups into substrates for the silicon-directed Nazarov cyclization and their subsequent reactions has been investigated. In general, most of the groups are compatible with the conditions for the cyclization and do not interfere even when directly attached to the divinyl ketone. The influence of substituents on the rate of the cyclization has been addressed and is consistent with a simple mechanistic picture. O- and N-Containing functions are tolerated except when attached to the α-vinyl C-atom of the divinyl ketone. The diastereoface-directing effect of a fused cyclobutane is discussed.

Silicon‐Directed Nazarov Cyclizations. Part V. Substituent and heteroatom effects on the reaction

Silicon-directed nazarov cyclizations-IV : Further studies in stereochemical control

Reactions, of various vinyl dienyl ketones (see la–e, li) with FeCl, give rise to β,γ-unsaturated α-vinyl-cyclo-pentenones (see 2a–e, 2i, Table 2). The reaction succeeds for vinyl dienyl ketones with substituents on either double bond. Aryl dienyl and alkyl dienyl ketones (see 1f–h) do not cyclize cleanly. The effects of substituents on the rate of reaction is discussed in terms of the mechanism of the rearrangement. A 13C-labeling study establishes the pathway as an unusual 1-hydroxypentadienyl-cation electrocyclization to a cyclopentenyl cation which collapses via a pinacol rearrangement to the α-vinyl ketone.

Gary A. Hite

Papers

Silicon‐Directed Nazarov Cyclizations. Part V. Substituent and heteroatom effects on the reaction

Silicon-directed nazarov cyclizations-IV : Further studies in stereochemical control

Silicon‐Directed Nazarov Cyclizations. Part VI. The anomalous cyclization of vinyl dienyl ketones