Conspectus

Transition metal catalyzed cross-elektrofiele koppeling van alkyl-elektrofielen heeft zich ontwikkeld tot een geprivilegieerde strategie die de gemakkelijke constructie van waardevolle C(sp3)-C bindingen mogelijk maakt. Er zijn talrijke elegante Ni-gekatalyseerde koppelingsmethoden ontwikkeld, bijvoorbeeld arylering, allylering, acylering en vinylering van primaire en secundaire alkylhalogeniden. Dit voorafgaande werk heeft belangrijke mechanistische inzichten opgeleverd in de selectiviteit en reactiviteit van de koppelingspartners, die grotendeels worden bepaald door zowel de katalysatoren als de reactanten. Ondanks de tot op heden geboekte vooruitgang blijven er een aantal uitdagende problemen bestaan, waaronder (1) het bereiken van stereoselectieve syntheses van C-C bindingen die voornamelijk afhankelijk zijn van gefunctionaliseerde of geactiveerde alkyl precursors, (2) het diversifiëren van de elektrofielen, en (3) het verkrijgen van inzicht in de onderliggende reactiemechanismen.

In deze Verantwoording, vatten we een aantal Ni- en Fe-gekatalyseerde reductieve C-C binding vormende methoden ontwikkeld in ons laboratorium, die ons in staat hebben gesteld om geactiveerde, sterisch gehinderde tertiaire alkyl en C(sp3)-O binding elektrofielen te koppelen en om gemethyleerde en trifluormethylproducten, esters, C-glycosiden, en quaternaire koolstofcentra te benaderen. We beginnen met een korte bespreking van Ni-gekatalyseerde chemoselectieve constructie van niet-geactiveerde alkyl-alkylbindingen, met de nadruk op de effecten van liganden en reductiemiddelen, samen met de vertrekgroepgerichte reactiviteiten van alkylhalogeniden, en de rol die zij spelen bij het bevorderen van de reductieve koppeling van geactiveerde elektrofielen, inclusief methyl-, trifluormethyl- en glycosylelektrofielen, en chloroformaten. Het afstemmen van de reactiviteiten van deze elektrofielen op de geschikte koppelingspartners wordt essentieel geacht voor succes; dit is iets dat kan worden afgestemd met behulp van geschikte Ni katalysatoren. Ten tweede zullen we in detail beschrijven hoe het afstemmen van de sterische en elektronische effecten van nikkelkatalysatoren met labiele pyridine-type liganden en additieven (voornamelijk MgCl2) het mogelijk maakt om effectief gearyleerde alle-koolstof quaternaire centra te creëren door de koppeling van arylhalogeniden met sterisch belemmerde tertiaire alkylhalogeniden. Het gebruik van grotere bipyridine- en terpyridineliganden daarentegen maakt het mogelijk relatief kleine acyl- en allylgroepen in geacyleerde en geallyleerde alle-koolstof-quaternaire centra op te nemen. Tenslotte zal worden aangetoond hoe de kennis die is opgedaan met halogenide-elektrofielen ons in staat heeft gesteld methoden te ontwikkelen voor de koppeling van tertiaire alkyloxalaten met allyl-, aryl- en vinylelektrofielen, waarbij de fragmentatie van de C-O-binding van Barton wordt bemiddeld door Zn en MgCl2 en bevorderd door Ni katalysatoren. Hetzelfde protocol is van toepassing op de arylering van secundaire alkyloxalaten afgeleid van α-hydroxylcarbonylsubstraten, waarbij relatief stabiele α-carbonylkoolstofgecentreerde radicalen worden gevormd. Aldus geeft deze Verantwoording niet alleen een overzicht van synthetische methoden die de vorming van waardevolle C-C bindingen mogelijk maken met behulp van uitdagende elektrofielen, maar geeft ook inzicht in de relatie tussen de structuur en reactiviteit van de substraten en katalysatoren, alsmede de effecten van additieven.