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The Nitro group in organic sysnthesis - Feuer

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8.3

NITROALKENES AS HETERODIENES IN TANDEM [4+2]/[3+2] CYCLOADDITION 279

O

O

 

 

 

Ph

 

O O

OG*

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Et

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

SnCl4

 

 

OAc

 

+

H

O

 

 

 

 

 

 

 

 

- 78 ºC

 

Et

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OMe

 

 

 

H

O

 

 

 

 

 

 

OMe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OMe

 

OMe

 

O

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TsN

OH

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) PtO2, H2

 

 

 

OMe

+

Ph

 

 

2) TsCl, DBU

 

Et

 

 

 

 

 

 

(8.104)

 

 

3) NaOH

 

 

 

OMe

 

OH

 

 

 

 

 

 

75% (96% ee)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96%

A few examples of cycloadditions between nitroalkenes and vinyl ethers without the use of Lewis acids have been reported (Eq. 8.105), in which additional activating electron-withdrawing groups are generally required.161

Me

 

 

 

 

OEt

Et3N

 

 

 

O Ph +

 

 

 

(8.105)

 

 

 

O2N

RT

EtO

N

 

O

 

O O

 

 

 

87%

 

 

 

 

 

High-pressure promoted cycloadditions of nitroalkenes and enol ethers eliminate the use of Lewis acids (Eq. 8.106).162 Thus, even sterically hindered nitroalkenes react with 2,3-dihydro- furan to give the exo cyclic nitronates stereoselectively without using Lewis acids.

O

 

O

 

 

O

O O

N

 

 

 

N

 

 

 

15 kbar

 

 

 

 

 

+

Me

 

Me

 

 

19 h

(8.106)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

O

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60%

 

 

 

 

 

 

8.3.2 Tandem [4+2]/[3+2] Cycloaddition of Nitroalkenes

Hetero Diels-Alder reactions using nitroalkenes followed by 1,3-dipolar cycloadditions provide a useful strategy for the construction of polycyclic heterocycles, which are found in natural products. Denmark has coined the term tandem [4+2]/[3+2] cycloaddition of nitroalkenes for this type of reaction. The tandem [4+2]/[3+2] cycloaddition can be classified into four families as shown in Scheme 8.31, where A and D mean an electron acceptor and electron donor, respectively.149 In general, electron-rich alkenes are favored as dienophiles in [4+2] cycloadditions, whereas electron-deficient alkenes are preferred as dipolarophiles in [3+2] cycloadditions.

8.3.2.1 Inter [4+2]/inter [3+2] The tandem intermolecular [4+2]/intermolecular [3+2] cycloadditions create bicyclic nitroso acetals with up to six stereogenic centers, which can be controlled by the choice of the stereochemistry of each component and the Lewis acids. The nitronate derived from 2-nitrostyrene and 1-trimethylsilyloxycyclohexene reacts with methyl acrylate to give the nitroso acetal in good yield and high diastereoselectivity (Eq. 8.107).154

280 CYCLOADDITION CHEMISTRY OF NITRO COMPOUNDS

 

 

 

O

O D

A

O O D

O

O D

A O N O D

A

N

N

A

N

 

inter [4+2]/inter [3+2]

inter [4+2]/intra [3+2]

intra [4+2]/inter [3+2]

intra [4+2]/intra [3+2]

 

 

Scheme 8.31.

 

 

 

However, α-substituted dipolarophiles give poor selectivity and β-substituted dipolarophiles

such as methyl crotonate fail to react.

Me3SiO

 

 

 

 

Me3SiO

O

O

O

1) Raney Ni,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

O

 

 

N

OMe

 

 

 

N

 

 

 

CO2Me

 

 

 

 

 

H

H2/KF

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

2) K2CO3

H

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

89% (93% de)

O

OH

H

N

(14)

H

H Ph

73% (8.107)

Denmark and coworkers have succeeded in distinguishing the enantiofaces of achiral nitroalkenes using chiral dienophiles. For example, the nitronate shown in Eq. 8.108 reacts with methyl acrylate to give a nitroso acetal in a 7:1 mixture of two diastereomers. The structure of the major diastereomer arises as the result of a steric approach-controlled exo cycloaddition (to the face of the nitronate opposite the 3,4-dimethoxylaryl ring). Hydrogenolytic cleavage of the major nitroso acetal gives the α-hydroxy lactam in which four stereogenic centers are created with relative and absolute stereocontrol in only three steps from the simple starting materials (Eq. 8.108).160

 

 

 

 

-O

O OG*

 

 

 

 

 

 

N

 

NO2

 

Ph

Ph

H

OAc

 

 

 

O

 

 

 

+

 

SnCl4

Et

 

MeO

 

 

-78ºC

 

 

 

 

OMe

 

OMe

 

OAc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OMe

 

 

 

 

 

 

90%

 

O

O

O

OG*

 

O

 

N

 

 

N

 

 

 

 

 

 

OAc

MeO

 

 

OAc

 

HO

 

 

Raney Ni, H2

 

CO2Me

 

Et

 

Et

 

benzene

 

 

 

 

 

 

OMe

 

 

 

 

OMe

80 ºC

 

 

 

 

 

 

84% (7:1)

OMe

 

58%

OMe

 

 

 

(8.108)

The strategy based on tandem cycloaddition leads to a short and efficient asymmetric synthesis of the pyrrolizidine necine base (–)–hastanecine, as shown in Scheme 8.32.163 Pyrrolizidine alkaloids have a long history for attracting the interest of synthetic chemists because of their physiological properties.164 The method of Denmark shown in this scheme is very simple and applied to synthesis of various alkaloids. The Lewis acid-promoted [4+2] cycloaddition between 2-acyloxy nitroalkene and chiral vinyl ether gives a nitronate that

8.3 NITROALKENES AS HETERODIENES IN TANDEM [4+2]/[3+2] CYCLOADDITION 281

 

 

 

 

Ph

 

 

 

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O2N

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MeO OMe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

O O O

 

O

 

O

 

 

 

 

O N O O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MeO2C

 

 

 

 

 

 

O

 

Ph

Ti(O-iPr)2Cl2

 

 

 

 

 

 

benzene

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2Cl2

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

25 ºC

 

 

 

MeO2C

H

 

 

 

 

 

 

–90

 

–78 ºC

 

OBz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OBz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

88% (single diastereomer)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

S

 

 

 

S

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

260 psi H2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Raney Ni

 

HO

 

 

 

PhO Cl

 

PhO

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MeOH

 

 

 

H

 

 

 

DMAP

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

MeO2C

 

OBz

 

Pyridine

 

 

 

 

 

MeO2C

 

OBz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

68% (97.7%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

82%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

n-Bu3SnH

 

 

 

N

 

 

 

LiAlH4

 

 

 

 

7

7a

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

H

 

OH

 

 

 

 

 

 

AIBN

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MeO2C

OBz

 

 

 

 

 

 

(–)-hastanecine

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

87%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72%

 

 

 

Scheme 8.32.

undergoes simple [3+2] cycloaddition with dimethyl maleate. The resulting nitroso acetal has all the required stereocenters for (–)-hastanecine.

The simplest nitroalkene, nitroethene, undergoes Lewis acid-promoted [4+2] cycloaddition with chiral vinyl ethers to give cyclic nitronates with high diastereoselectivity. The resulting cyclic nitronates react with deficient alkenes to effect a face-selective [3+2] cycloaddition. A remote acetal center controls the stereochemistry of [3+2] cycloaddition. This strategy is applied

to synthesis of the pyrrolizidine alkaloids (+)-macronecine and (+)-petasinecine (Scheme 8.33).165

NO2 +

OG*

 

MAPh

 

 

O

O OG*

 

 

 

 

 

 

N

 

 

ds

 

 

 

toluene, –78ºC

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G* =

20:1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO2Me

 

 

 

 

 

 

O

OG*

 

Ph

 

 

 

 

 

 

O

 

Ph Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

50:1

 

 

CO2Me

 

MeO2C

 

 

 

 

G* =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MeO2C

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

HO

 

Raney Ni, H2

 

 

 

 

 

 

LiAlH4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MeO2C

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(+)-macronecine

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53% (99% ee)

 

 

 

 

76%

 

 

Scheme 8.33.

282 CYCLOADDITION CHEMISTRY OF NITRO COMPOUNDS

Polyhydroxy pyrrolizidine and indolizidine alkaloids display a variety of interesting biological activities. The alexines,166 australines,167 and casuarines168 are a unique subset of pyrrolizidine alkaloids. The presence of a hydroxymethyl group adjacent to the ring nitrogen distinguishes this group from the larger class of necine bases. These alkaloids display glycosidase inhibitory properties169 as well as viral and retroviral suppression characteristics.170 To synthesize such polyhydroxy pyrrolizidines, the dipolarophile must contain the hydroxy functionality. Scheme 8.34 presents a total synthesis of (+)-7-epiaustraline, in which functionalized vinyl silane is used as a dipolarophile.171

Similarly, (+)-casuraline, a pentahydroxy pyrrolizidine alkaloid, is prepared by a tandem [4+2]/[3+2] cycloaddition involving nitroalkene, chiral vinyl ether, and vinyl silane. This

process creates five of the six stereocenters present in this potent glycosidase inhibitor (Scheme 8.35).172

Intermolecular [3+2] cycloadditions between cyclic nitronates and a series of dipolarophiles have been examined as discussed so far. In summary, remarkably high facial selectivity is observed which is attributed to a combination of steric shielding from the nitronate substituent and an inherent facial bias from the chiral conformation of the nitronate. Monosubstituted dipolarophiles provide cycloadducts with extensive head-to-head regioselectivity. Regioselectivity with disubstituted dipolarophiles varies with the substituents. With regard to the β-substi- tuents, head-to-tail regioselectivity is favored by O>C>Si>H. Stereoselectivity is dependent on the steric nature of the dipolarophiles. The exo approach of dipolarophiles bearing bulky substituents is generally favorable (Scheme 8.36).173

High-pressure promoted tandem [4+2]/[3+2] cycloadditions of nitrostyrenes with enol ethers has been reported, which do not require the Lewis acids. The products are converted into

 

 

 

OH

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

3

N 5

 

 

 

 

 

 

 

HO

3

 

HO

3

7

 

 

 

 

HO

3

 

HO

2

 

 

OH

 

 

 

1

7

 

1

 

 

 

 

 

 

1

7

 

17a

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

H

OH

HO

H

OH

 

 

 

 

 

HO

H

OH

HO

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(+)-alexine

 

(+)-australine

 

 

 

(+)-7-epiaustraline

(+)-casuarine

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O H

O

 

O

OG*

O

O

O

 

 

TDSO

 

 

 

 

 

 

 

benzene

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TDSO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25 ºC

 

 

PhMe2Si

H

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

PhMe2Si

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OBz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OBz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

97% (dr = 26/1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RO H O N

O

 

 

OG*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OTDS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2 (160 psi)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TDSO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

L-selectride

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Raney Ni

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

THF, 74 ºC

 

 

PhMe2Si

OBz

 

 

 

 

MeOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R = H (87%; dr = 14/1)

 

 

Ms2O, pyridine

 

 

 

 

PhMe2Si

H

OBz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R = Ms (96%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) Hg(O2CCF3)2, TFA;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me Me Me

 

 

 

 

 

 

 

HOAc-HO2Ac, 50 ºC

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

TDS =

Si

C

CH

 

 

 

 

 

 

 

2) H2, 10% Pd/C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me Me Me

 

 

 

 

 

 

 

MeOH-HOAc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

61%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Scheme 8.34.

 

8.3 NITROALKENES AS HETERODIENES IN TANDEM [4+2]/[3+2] CYCLOADDITION

283

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

O

O

 

 

O

OG*

 

 

 

 

OG*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OTDS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

O2N

 

OBz

 

O

N

O

OG*

 

SiMe2Ph

 

TDSO

 

 

 

 

 

 

OBz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OBz

 

SnCl4

H

 

 

 

 

 

 

OBz

 

 

 

PhMe2Si

 

 

OBz

 

 

toluene

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

76% 45:7:3:2:1:1

 

 

 

 

 

 

 

OBz

 

 

 

 

 

 

 

 

–78 ºC

 

 

 

 

 

 

 

 

HPLC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55% 41:0:0:2:1:1

 

 

 

 

 

RO

H O

N

 

O

OG*

1) Raney Ni,

 

 

OTDS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2 (260 psi),

 

 

 

 

 

 

 

 

L-selectride

 

TDSO

 

 

 

 

 

 

 

OBz

 

MeOH

 

HO

N

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

THF, – 78 ºC

 

PhMe2Si

 

OBz

 

 

 

2) K2CO3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R = H (87%; 10:1)

Ms2O,

 

 

 

PhMe2Si

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R = Ms (97%)

 

 

pyridine, 1 h

 

 

 

 

64%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hg(OTFA)2

 

HO

 

N

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TFA, HOAc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AcO2H

 

 

 

 

 

 

HO H OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

84%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Scheme 8.35.

a novel class of dito perform tandem acrylate.175

and tricyclic N-oxy-β-lactams (Eq. 8.109).174 High pressure is also applied [4+2]/[3+2] cycloaddition of enol ethers with nitrostyrene and resin-bound

 

 

OR

R

 

 

 

6

 

 

 

O N

RO

 

 

O

 

6

Facial selectivity

 

 

O N

 

R

 

 

O

 

 

Distal-face

Proximal-face

 

 

O

O OR

O O OR

 

R

N

 

 

N

 

 

 

 

R

Regioselectivity

 

 

 

 

 

Head-to-head

Head-to-tail

 

 

 

OR

OR

 

 

O N

O N

 

 

 

O

O

 

 

 

H

R

Stereoselectivity

 

R

 

 

 

 

H

 

 

 

exo

endo

 

Scheme 8.36.

284 CYCLOADDITION CHEMISTRY OF NITRO COMPOUNDS

RO

 

O

 

O

 

RO

O

O

 

 

15 kbar

 

N

 

 

+

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[4+2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

 

 

Ph

 

NO2

 

 

 

 

 

 

 

 

RO

O

O

RO

O

O

 

 

 

 

 

 

N

 

N

Ph

 

 

 

 

NO2

+

 

Ph

15 kbar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[3+2]

 

 

 

Ph

Ph

 

Ph

NO2

 

 

 

 

base

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

RO

O

RO

 

O

O

 

 

N

 

 

 

N

 

 

 

(8.109)

 

 

 

 

NO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

Ph

 

 

H

 

Ph

 

 

Ph

 

 

 

Ph

 

 

 

20–63%

 

 

 

 

 

 

Asymmetric tandem cycloaddition of a chiral carbohydrate nitroalkene with ethyl vinyl ether in the presence of electron-withdrawing alkenes produces a facile assembly of bicyclic systems, which can further be selectively cleaved to give homologated carbohydrates (Eq. 8.110).176

 

 

OAc OAc

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AcO

 

 

 

 

N

+

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

OEt

 

 

 

R

CO2Et

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OAc OAc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO2Et

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EtO2C

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

N

 

O

 

R

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N O

 

 

 

 

 

 

 

EtOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OEt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25 ºC

 

 

 

AcO

 

H

 

 

 

 

OEt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AcO

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R* = D-lyxo-(CHOAc)3CH2OAc

 

 

 

 

 

 

 

 

R*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.110)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75%

 

 

 

 

 

 

4%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.3.2.2

 

Intra [4+2]/inter [3+2]

This type of tandem reaction using nitroalkenes has not

been extensively explored, and one example has been reported (Eq. 8.111).153

 

 

 

O

O

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

O O

 

CH

 

 

 

 

 

 

 

O N

O

CH

N

 

 

 

 

 

 

SnCl4

 

N

 

3

 

RO2C

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

RO2C

 

 

 

 

H

H3C

 

 

 

 

 

 

CH

Cl

2

 

H C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

H

 

 

 

 

 

 

 

-78 ºC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.111)

8.3.2.3 Inter [4 +2]/intra [3+2]

This type of tandem reaction using nitroalkenes has been

explored most extensively. Four subfamilies of tandem cycloaddition exist, which arise from the four different points of attachment of the dipolarophilic tether. They are defined as fused, spiro, and bridged modes, as depicted in Scheme 8.37.149

Diand trisubstituted nitroalkenes tethered to dipolarophiles (unsaturated esters, nitriles) undergo tandem [4+2]/[3+2] cycloadditions with 2,3-dimethyl-2-butene or butyl vinyl ether in the presence of Lewis acids (Eq. 8.112). For the dimethylene tether, the E-configuration of the dipolarophile is preferred, and the products arise selectively from a syn-endo pathway.177

 

8.3 NITROALKENES AS HETERODIENES IN TANDEM [4+2]/[3+2] CYCLOADDITION

285

O

N O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me Me

 

 

Me

 

 

 

 

 

Me

 

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SnCl4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO2Et

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O N

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

Me –78 ºC

 

 

 

 

20 ºC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

EtO2C

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EtO2C

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.112)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ds (> 100:1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

O

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

O

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OBu

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

OBu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

CO2Me

 

 

 

OBu

 

MeO2C

 

 

 

 

 

 

 

+

MeO2C

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

TiCl2 (OiPr)2

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

 

H 80% (87:13)

 

 

Me

H

 

 

 

 

 

 

CH2Cl2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–70 ºC, 1 h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2/ Raney Ni

 

 

 

 

HO

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.113)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80–82%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fused mode [C(4) tether]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

OG*

 

 

 

 

 

 

O

 

O

 

 

 

 

OG*

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

O

 

 

OG*

N O

 

 

 

 

 

 

[4 + 2]

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[3 + 2]

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

R2

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

R

2

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

4 R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

3

 

R1

 

 

 

 

R4

H2C n

Z

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

spiro mode [C(3) tether]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

O

 

 

OG*

 

 

 

 

O N

O

 

OG*

N

 

 

OG*

[4 + 2]

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

[3 + 2]

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C n

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C n

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C n

 

 

 

 

 

 

 

bridged mode [C(6) tether]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

O

 

[X]

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

O

6

[X]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[X]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

+

 

[4 + 2]

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

[3 + 2]

 

 

O O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N 1

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bridged mode [C(5) tether]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O N O

OG* R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

R4

 

OG* [4 + 2]

 

 

 

[3 + 2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OG*

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

2

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1R R3

 

 

 

 

 

 

 

Scheme 8.37.

286 CYCLOADDITION CHEMISTRY OF NITRO COMPOUNDS

The synthetic potential of the tandem [4+2]/[3+2] cycloaddition process is greatly enhanced by the employment of vinyl ether dienophiles. For example, the use of vinyl butyl ether as a dienophile leads to a tricyclic nitroso acetal, which gives a tricyclic lactam, as shown in Eq. 8.113.

O N O

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

O

H

 

 

 

 

 

EtO

Me

 

 

 

OEt

 

 

 

 

 

MeO C

 

N

MeO2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

CO2Me

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Me

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

 

TiCl2 (OiPr)2

 

H

Me

 

H

 

 

 

H

 

 

 

 

CH2Cl2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

86%

 

 

 

 

 

 

 

–78 ºC / 1 h (57:43)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

–78 ºC / 3 h (11:89)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2/ Raney Ni

HO

N

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

5% NOE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

84–88%

 

 

 

 

 

 

O

O

H

OEt

N

 

Me

Me

 

H

(8.114)

O O

 

 

OG*

N

 

 

H CO2Me

Lewis acid

solvent

Me

 

 

 

 

 

temp

 

 

H2/ Raney Ni

 

 

 

 

G*OH

Me

Me

 

 

 

 

 

O

OG* =

 

 

OCH But

 

 

 

2

 

Me

 

 

 

 

 

 

I

 

 

Chiral

 

 

 

 

vinyl

 

Lewis acid

ether

 

II

 

Ti(OiPr)2Cl2

II

 

MAD

II

 

MAPh

I

 

Ti(OiPr)2Cl2

I

 

MAD

I

 

MAPh

III

 

Ti(OiPr)2Cl2

III

 

MAPh

 

 

O

O

OG*

 

 

 

N

 

 

EtO2C

 

 

 

 

 

H

Me

H

 

O

 

 

 

O

 

1

N

 

1

N

HO

 

 

or

HO

 

H

 

 

H

H

Me H

Me

(-)-(1S)

 

(+)-(1R)

Ph

 

 

 

Ph

 

 

 

 

Ph

 

O

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

II

 

 

 

III

 

Nitroso

 

Lactam

Lactam

 

acetal

 

ee (%)

 

yield (%)

 

yield (%)

(config)

 

73

76

98 (1S)

 

88

73

72 (1S)

 

85

76

79 (1R)

 

82

86

98 (1S)

 

86

67

2 (1S)

 

83

88

99 (1R)

 

88

70

98 (1S)

 

86

74

93 (1R)

 

Scheme 8.38.

 

8.3 NITROALKENES AS HETERODIENES IN TANDEM [4+2]/[3+2] CYCLOADDITION

287

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O N O

H

 

 

O

 

O

 

H

O

O

 

 

MeO2C

 

 

OEt MeO

C

 

N

 

 

OEt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

EtO

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H CO2Me

 

 

H

 

 

 

 

Me +

 

H

 

 

 

Me

Me

TiCl2 (OiPr)2

 

Me

 

Me

H

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

CH2Cl2

 

 

 

 

α

 

 

 

 

β

 

 

 

 

 

 

–70 ºC, 1–12 h

 

 

 

 

 

 

 

 

84% (α:β = 95:5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2/ Raney Ni

 

 

HO

 

N

 

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.115)

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

83%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Two simple acyclic molecules are transformed into a single tricyclic compound bearing four contiguous stereogenic centers in high yield.177

Extension of this tandem process to create five contiguous stereogenic centers has been accomplished by using 2-substituted vinyl ethers (Eq. 8.114).178 The results for the cycloaddition

 

O

O

Me

OG*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

(E)

O

O

OG*

 

 

 

 

Lewis acid

N

 

 

 

Me

 

EtO2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me

 

MeO2C

 

 

Me

OG*

H

Me

 

 

 

H

 

 

 

 

 

(Z)

 

 

 

 

 

 

Ti(OiPr)2Cl2

 

 

 

MAPh

 

 

 

 

 

 

Ph

 

Ph

 

 

Ph

 

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

 

CH3

 

 

O

 

 

CH

 

O

 

 

 

 

 

O

3

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

98% ee

 

 

 

83% ee

74% ee

 

 

(12/1)

 

 

 

(10/1)

 

(>50/1)

O

 

 

O

 

O

 

O

 

 

N

Me HO

N

N

 

N

 

HO

 

Me HO

Me HO

Me

H

Me

H

H

Me H

H Me

H

H Me

H

 

 

99% ee

 

92% ee

 

 

 

 

 

 

(>50/1)

 

(8.2/1)

 

 

 

 

Me

Me

 

Ph

 

 

 

 

 

 

O

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OCH2But

 

O

 

 

 

 

Me

 

 

 

CH3

 

 

 

 

Scheme 8.39.

288 CYCLOADDITION CHEMISTRY OF NITRO COMPOUNDS

of the same nitroalkene substrate with ethyl (Z)-1-propenyl ether or ethyl (E)-1-propenyl ether are shown in Eq. 8.114 and Eq. 8.115, respectively.

The extremely high selectivity for tandem cycloaddition, the ease of manipulation of the nitroso acetals, and the release of the vinyl ether appendage in the hydrogenolytic cleavage constitute ideal features for asymmetric modifications of the cycloadditions with chiral vinyl ethers. As discussed in Section 8.3.2.1 (Inter [4+2]/inter [3+2] cycloadditions of nitroalkenes), the stereochemical course depends on the Lewis acids. The results are summarized in Scheme 8.38.179 The high levels and complementary selectivity with three chiral vinyl ethers and two kinds of Lewis acids (Tiand Al-based Lewis acids) are presented in this scheme.

Extension of the enantioselective cycloaddition methods using chiral propenyl ethers is summarized in Scheme 8.39.179

The synthesis of pyrrolizidine alkaloid (–)-rosmarinecine illustrates the power of the fused mode tandem cycloaddition, as shown in Scheme 8.40.180 The all-cis relationship at the three contiguous centers C(1), C(7), and C(7a) can be constructed in a single-pot reaction with correct stereochemistry but C(6) cannot.

The tandem [4+2]/[3+2] cycloaddition of nitroalkenes is an extremely flexible method for the synthesis of necins. All of the stereochemical attributes are subject to a high level of

O

 

 

 

NO2

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KO

NO2

 

 

 

 

 

Cl

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OiPr CH3NO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

CH2Cl2

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

Li(s-Bu)3BH

 

PriO2C

O N

O

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

THF, –78 ºC

 

 

H

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

O

 

 

 

 

91% (α/β 6/1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

Ph Ph

 

H

Ph Ph

O

O

O

O

 

N

 

OiPr MAPh III

PriO2C

 

 

H

H H

 

CH2Cl2

 

 

 

O

O

 

–78 ºC

exo

 

Ph Ph

160 psi H2 Raney Ni

OH

Ph

Ph

98% recovery

74% (exo/endo 95/1)

20% (exo/endo 6.3/1)

O

N

HO

H H H O

HO

64%

O

CH(OCH3)3

HO

N

4-NO2C6H4CO2H

4-NO2C6H4CO2

N

 

MeOH, TsOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

reflux

H

H

H

Ph3P, DEAD

 

H

H

H

 

O

 

 

O

 

H3CO

 

THF, RT

 

 

 

 

 

 

 

H3CO

 

 

73%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

94% (97.3% ee)

 

 

 

 

 

O

 

 

 

N

 

 

 

 

 

N

 

 

HO

 

 

4-NO2C6H4CO2

 

 

 

H

90% TFA

 

 

Red-Al

H

 

 

 

H

 

H

H

RT, 20 h

 

 

H

THF

HO

OH

 

 

 

O

 

 

 

 

 

HO

reflux

(-)-rosmarinecine

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

87%

 

 

 

 

66%

 

Scheme 8.40.

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