Investigating the asymmetric Claisen-Cope rearrangement

Abstract

Die Claisen-Umlagerung ist seit ihrer Entdeckung vor mehr als einem Jahrhundert eine wertvolle Methode in der organischen Synthese für die Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen geworden. Daher ist eine asymmetrische Version dieser [3,3]-sigmatropen Umlagerung, welche während der Bindungsbildung enantioselektiv verläuft, von großem Interesse. Obwohl über die katalytische asymmetrische aromatische ortho-Claisen-Umlagerung bereits erfolgreich berichtet wurde, wurde die Umlagerung in die para-Position weitgehend vernachlässigt. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Optimierung der asymmetrischen aromatischen Claisen-Cope-Umlagerung von chiralen Allyl-Aryl-Ethern.Im Zuge dieser Arbeit gelang es uns, ein neues Protokoll, unter Verwendung eines Europium(III)-Katalysators, zu entwickeln. Eine Reihe von 2,6-disubstituierten Allyl-Aryl-Ethern mit verschiedenen Funktionalitäten wurde untersucht. Die Umlagerung dieser Substrate zeigte durchweg ausgezeichneten Chiralitätstransfer und sehr gute Ausbeuten. Darüber hinaus lieferte die Umlagerung eines monosubstituierten Allyl-Aryl-Ethers vielversprechende Ergebnisse und damit eine Grundlage für weitere Untersuchungen der Claisen-Cope-Umlagerung und deren Anwendung auf ein breiteres Spektrum chiraler Substrate.Zusätzlich wurde bei der Optimierung der Herstellung der chiralen Allyl-Aryl-Ether festgestellt, dass das Carbonat einen Einfluss auf den enantiomeren Überschuss ausübt, was nicht nur zur Verbesserung unserer Ergebnisse, sondern auch der von literaturbekannten Beispielen führte. Es wurde eine Vielzahl von 2,6-disubstituierten Allyl-Aryl-Ethern hergestellt, wobei bis zu 99% ee erzielt wurde.Darüber hinaus wurden Experimente durchgeführt, um ein tieferes Verständnis dieser Reaktion zu erlangen. Ein Crossover-Experiment wurde durchgeführt, um die Intramolekularität der Umlagerung zu untersuchen. Zusätzlich wurde die Stereochemie der Ausgangsmaterialien und Produkte bestimmt, um Beweise für den Claisen-Cope-Mechanismus zu finden.

Since its discovery more than a century ago, the Claisen rearrangement has become a valuable tool in organic synthesis for carbon-carbon bond formation. Therefore, an asymmetric version of this [3,3]-sigmatropic rearrangement that is enantioselective during bond formation is of great interest. Although the catalytic asymmetric aromatic ortho-Claisen rearrangement has been successfully reported, the para-rearrangement has been largely neglected and underdeveloped. This study focuses on the optimization of the asymmetric aromatic Claisen-Cope rearrangement of chiral allyl-aryl ethers. In the course of this work, we were able to find a working protocol using a Europium(III) catalyst. A series of 2,6-disubstituted allyl-aryl ethers with different functionalities was investigated. The rearrangement of these substrates consistently showed exceptional chirality transfer and excellent yields. In addition, the rearrangement of a monosubstituted allyl-aryl ether gave promising results, providing a good basis for further investigation of the Claisen-Cope rearrangement and its application to a wider range of chiral substrates.In addition, by optimizing the preparation of the chiral allyl-aryl ethers, it was found that the carbonate has an influence on the enantiomeric excess, improving not only our results but also literature precedents. A variety of 2,6-disubstituted allyl-aryl ethers was prepared, achieving up to 99% ee. Furthermore, studies were performed to gain a deeper understanding of this reaction. A crossover experiment was performed to investigate the intramolecularity of the rearrangement. In addition, the stereochemistry of the starting materials and products was determined to find evidence for the Claisen-Cope mechanism.