Conspectus

Transitionsmetall-katalysierte Cross-elektrophile Kopplung von Alkylelektrophilen hat sich zu einer privilegierten Strategie entwickelt, die den einfachen Aufbau von wertvollen C(sp3)-C-Bindungen ermöglicht. Zahlreiche elegante Ni-katalysierte Kopplungsmethoden, z. B. Arylierung, Allylierung, Acylierung und Vinylierung von primären und sekundären Alkylhalogeniden, wurden entwickelt. Diese früheren Arbeiten haben wichtige mechanistische Erkenntnisse über die Selektivität und Reaktivität der Kupplungspartner geliefert, die weitgehend von den Katalysatoren und den Reaktanten bestimmt werden. Trotz der bisher erzielten Fortschritte gibt es noch eine Reihe von Herausforderungen, darunter (1) die Erzielung stereoselektiver Synthesen von C-C-Bindungen, die in erster Linie auf funktionalisierten oder aktivierten Alkylvorstufen beruhen, (2) die Diversifizierung der Elektrophile und (3) die Gewinnung von Erkenntnissen über die zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen.

In diesem Bericht fassen wir eine Reihe von Ni- und Fe-katalysierten reduktiven C-C-Bindungsbildungsmethoden zusammen, die in unserem Labor entwickelt wurden und die es uns ermöglicht haben, aktivierte, sterisch gehinderte tertiäre Alkyl- und C(sp3)-O-Bindungselektrophile zu koppeln und Zugang zu methylierten und trifluormethylierten Produkten, Estern, C-Glycosiden und quaternären Kohlenstoffzentren zu erhalten. Wir beginnen mit einer kurzen Erörterung des chemoselektiven Aufbaus von nicht aktivierten Alkyl-Alkyl-Bindungen durch Ni-Katalysatoren und konzentrieren uns dabei auf die Auswirkungen von Liganden und Reduktionsmitteln sowie auf die Reaktivität von Alkylhalogeniden mit Abgangsgruppen und die Rolle, die sie bei der Förderung der reduktiven Kopplung von aktivierten Elektrophilen, einschließlich Methyl-, Trifluormethyl- und Glycosylelektrophilen sowie Chlorameisensäureester, spielen. Die Abstimmung der Reaktivität dieser Elektrophile mit geeigneten Kupplungspartnern wird als wesentlich für den Erfolg angesehen; dies ist etwas, das mit Hilfe geeigneter Ni-Katalysatoren eingestellt werden kann. Zweitens wird erläutert, wie die Abstimmung der sterischen und elektronischen Effekte von Nickelkatalysatoren mit labilen Liganden vom Pyridintyp und Additiven (vor allem MgCl2) die effektive Bildung von arylierten quaternären Ganzkohlenstoffzentren durch Kopplung von Arylhalogeniden mit sterisch belasteten tertiären Alkylhalogeniden ermöglicht. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Verwendung sperrigerer Bipyridin- und Terpyridin-Liganden den Einbau relativ kleiner Acyl- und Allylgruppen in acylierte und allylierte quaternäre Zentren mit allen Kohlenstoffatomen. Schließlich werden wir zeigen, wie die mit Halogenid-Elektrophilen gewonnenen Erkenntnisse uns in die Lage versetzten, Methoden zu entwickeln, die die Kopplung von tertiären Alkyloxalaten mit Allyl-, Aryl- und Vinylelektrophilen ermöglichen, wobei die radikalische Fragmentierung der Barton-C-O-Bindung durch Zn und MgCl2 vermittelt und durch Ni-Katalysatoren gefördert wird. Das gleiche Protokoll gilt für die Arylierung von sekundären Alkyloxalaten, die von α-Hydroxylcarbonylsubstraten abgeleitet sind, was die Bildung von relativ stabilen α-Carbonylkohlenstoff-zentrierten Radikalen beinhaltet. Dieser Bericht fasst also nicht nur synthetische Methoden zusammen, die die Bildung wertvoller C-C-Bindungen unter Verwendung anspruchsvoller Elektrophile ermöglichen, sondern gibt auch einen Einblick in die Beziehung zwischen der Struktur und der Reaktivität der Substrate und Katalysatoren sowie in die Auswirkungen von Zusatzstoffen.