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Asymmetrische Eliminierung mit hoher Induktion Synthese von 1-Alkenylsulfoximiden mit axialer und zentraler Chiralitt.

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schreiben hier rnit der Synthese der axial chiralen Alkenylsulfoximide Sa, b und 17 aus den p-Hydroxysulfoximiden
3a, 6 / 7 bzw. 15a eine asymmetrische Eliminierung, die
ohne Chiralitatsverlust rnit hoher Diastereoseitendifferenzierung ablauft. Die wahlweise stereoselektive Carbonylolefinierung des Ketons 9 zu den
und (0-Alkenylsulfoximiden 12 bzw. 13 ist ein Anwendungsbeispiel. Asymmetrische Carbonylolefinierungen rnit hoher bzw. mittlerer Selektivitat zu axial chiralen Alkenen konnten bereits durch
Horner-Emmons-t2"1 bzw. Wittig-Reaktionen[2h1realisiert
werden.
Exo-selektive Addition [ - 78 "C, Tetrahydrofuran
(THF)] des Lithiosulfoximids 2['s4] an das Keton ltS1
ergibt
das fi-Hydroxysulfoximid 3a16"1in 96% Ausbeute und
L98% Diastereoselektivitat (ds). Durch die Oberraschend
glatte Silylierung ( - 78"C+25"C, THF) des Lithiumalkoholats 3b mit Me3SiC1 erhllt man in >95% Ausbeute das
p-Siloxysulfoximid 3c. Wird dieses mit n-Butyllithium
(nBuLi) bei -78°C in THF im Molverhtiltnis 1 : 1 umgesetzt, so findet mit hoher Induktion eine asymmetrische
Eliminierung von LiOSiMe3 zum (S,aR)-Alkenylsulfox* ' ] ,in 198% ds und 91% Ausbeute geimid 5a ~ t a t t [ ~ ~das
wonnen wird. Aus l und rac-2 wird rac-Sa (90%) ebenfalls
in 1 9 8 % ds erhaltenI']. AusmaB und Richtung der asymmetrischen Induktion bei der Eliminierung an 3a andern
sich interessanterweise nicht, wenn die durch Metallierung
von 3a (2 nBuLi, -3O"C, T H O eneugte Dilithiumverbindung 4a rnit Me3SiC1umgesetzt wird (- 70°C): dabei Wllt
5a in 69% Ausbeute und 198% ds an. Dies gilt auch fur
die diastereomeren Methylderivate 616'] und 7lbd1, die
(a-
Abb. 3. REM-Aufnahme von [(Ru,,),,j.-Kristalliten, vermischt rnit Ru,. Die
Pfeile weisen auf besonders gut ausgebildete Sechsringfltichen.
Erste orientierende Differentialmikrocalorimetrie-Messungen (DMC) an [ ( A U , ~ ) zeigen,
, ~ ] ~ da8 zwischen 400 und
500°C irreversible Phasenubergange ablaufen, bei denen
vermutlich die Uberstrukturen zerst6rt werden. Fur die
Untersuchung der physikalischen Eigenschaften der neuen
Metallmodifikationen ist von Nachteil, daB sie zwangsliiufig im Gemisch mit gewBhnlichem Metall entstehen.
Eingegangen am 19.duni,
erganzte Fassung am 21. Juli 1986 [Z 18241
[I] G. Schmid, Slrucr. Bonding (Berlin) 62 (1985)51.
[2] M. N. Vorgaftik, V. P. Zagorodnikov, I. P. Stolyarow, 1. I. Moiseev, V. A.
Likholobov, D. 1. Kochubey, A. L. Chuvilin, V. 1. Zaikovsky, K. I. Zamaraev, G. 1. Timofeeva, J. Cfiem. Soc. Chem. Commun. 1985. 937.
[31 M. R. Hoare, P. Pal, 1. Crysf. Growth 17 (1972)77.
141 M. R Hoare. P. Pal, Nature 236 (1972)35.
[S]G. Schmid, R. Pfeil, R. Boese, F. Bandermann, S. Meyer, G. H. M. Calis,
1. W. A. van der Velden, Chem. Ber. 114 (1981)3634.
161 G. Schmid, U. Giebel, W. Huster, A. Schwenk, Inorg. Chim. Acfa 85
(1984) 97.
171 G . Schmid, W. Huster, Z . Nafurjoscfi.8 4 1 (1986) 1028.
[8] Elementaranalysen vakuumgetrockneter Niederschltige zeigen Metallgehalte zwischen 95 und 99%. Erste DMC-Messungen weisen darauf hin,
daD Spuren yon Dichlormethan, Wasser oder Phosphanen beim Erwtirmen freigesetzt werden, die offenbar in dem lockeren Metallgeriist eingeschlossen waren.
ivMe
3a: R = H
3b: R = Li -3 3d: R = M e
/
I
H
H
Asymmetrische Eliminierung mit hoher Induktion :
Synthese von 1-Alkenylsulfoximiden
mit axialer und zentraler Chiralitat**
Von Irene Erdelmeier, Hans-Joachim Gais* und
Hans J. Lindner
Asymmetrische Eliminierungen rnit hoher Induktion zu
chiralen Alkenen sind rar"]; Abspaltung einer chiralen
b1 undloder ChiralitiitsGruppe unter Chiralitatsverlust~'9
transfer'''] charakterisieren die wenigen Beispiele. Wir be[*] Prof. Dr. H.-J. Gais [+], Dipl.-lng. 1. Erdelmeier ['].
Prof. Dr. H. J. Lindner
lnstitut fur Organische Chemie und Biochemie
der Technischen Hochschule
PetersenstraOe 22, D-6100 Darmstadt
I'[ Neue Adresse:
lnstitut fur Organische Chemie und Biochemie der Universitat
AlbertstraDe 21, D-7800 Freiburg
[**I Dicse Arbeit wurde vom Fonds der Chemischen Industrie und. der
Firma Schering AG, Berlin, gefsrdert. I. E. dankt der Stiftung Stipendien-Fonds des Verbandes der Chemischen Industrie fiir ein Stipendium. Prof. Dr. H . Giinffier.Siegen, ddnken wir fur NOE-Daten und Dr. S.
Braun fur 2D-'H-NMR-Spektren.
912
0 VCH VerlagsgesellschaffmbH. D-6940 Weinheim. 1986
' \ \
Li
H
NMe
4a
1
H
NN
5a
\\
0
H
6: R' = M e , R* = H
80: R = H ( f 50)
7: R' = H. R, = M e
8b: R = Me(
4b
+ 5b)
5b
x=(
%,
Of
0044-8249/86/1010-0912 $ 02.50/0
Angt-w. Chem. 98 (1986) Nr. 10
durch Methylierung (Mel, O"C, THF, HMPA) von 4a im
Verhaltnis 3 : 1 in 89%Ausbeute erhalten werden. Die Mischung beider liefert durch Metallierung (2 nBuLi, O T ,
THF) zur Dilithiumverbindung 4b und nachfolgende Umsetzung mit Me3SiCI ( - 30°C) in 73% Ausbeute und 298%
ds das Alkenylsulfoximid 5b["]. Mischungen der Diastereomere 5 4 8 a (70%, 4 :1) und 5b/8b (75%, 1 :1) zu Vergleichszwecken erhielten wir dagegen bei der Titanierung
(- 3 0 T , THF) von 4a bzw. 4b mit C12Ti(OiPr)2.
Durch diese asymmetrische Carbonylolefinierung geoder (E)-stereoselektive Synlingt auch die wahlweise (9these der Alkenylsulfoximide 12 und 13, potentiellen Vorstufen fur die (SE)-selektive Synthese von Carbaprostacylinen[^), aus dem Keton 9['01. Exo-selektive Addition
(-78"C, THF) von 2 an 9 zum p-Hydroxysulfoximid
10a16Q(93%, 298% ds), Silylierung (1 nBuLi, -78"C,
THF; Me,SiCI, - 70°C-.25"C) zum p-Siloxysulfoximid
10b und anschlieDende Eliminierung (1 nBuLi, - 78 "C,
THF) ergeben das (2')-Alkenylsulfoximid l2I6%'] in 96%
Ausbeute und 198% ds. Wird dagegen er1t-2'~'an 9 zu
15b und 16b, die durch Addition"'"' von 2 an das Keton
14 zu den diastereomeren p-Hydroxysulfoximiden 15a
und 16a" Ibl und nachfolgende Silylierung erhalten werden. Wahrend die Eliminierung am trans-Diastereomer
15b mit nBuLi in 298%ds zum (S,aS)-Alkenylsulfoximid
n
M
e
3
C
v
14
\-
NMe
15a: R = H
16a: R = H
15b: R = SlMe3
16b: R
= SIMe3
i
+ 17
1
I
9
17 (93%)l6j1
fiihrt, wird bei der Eliminierung am cis-Diastereomer 16b eine Mischung (94%) der chromatographisch
trennbaren (S.aR)- und (S,aS)-Alkenylsulfoximide 18[6k1
und 17 im Verhiiltnis 2.5 : 1 gebildet.
Die absolute Konfiguration von 17 wurde durch Rontgen-Strukturanalyse1'21in Verbindung mit der bekannten
(S)-Konfiguration von 21'31zu (S.aS) bestimmt (Abb. I).
13
12
R' = R2 = SitBuMe2
lla16h1(93%, 198%ds) addiert, dieses zu l l b silyliert und
mit nBuLi umgesetzt (-78"C, THF), so gewinnt man erwartungsgemal3 das (E)-Alkenylsulfoximid 13t6i1in 9 I%
Ausbeute und ebenfalls in 198% ds. Richtung und Grad
der asymmetrischen Induktion bei der Eliminierung an
10b und l l b sind somit unabhiingig vom Chiralittltszentrum in 4-Stellung und nur durch die Wahl von 2 bzw. en[2 bestimmt (Reagenskontrolle). Die eindeutige Festlegung
der (a-Konfiguration von 12 (syn-standige S(O)(NMe)Phund R'OCH,-Gruppen) gelang durch NOE-Experimente
und die der (6-Konfiguration von 13 (anti-stiindige Gruppen) anhand von 2D-' H-NMR-Spektren, wobei in beiden
Fallen Grundlage der Konfigurationsbestimmung die
durch den Anisotropieeffekt der Sulfoximidfunktion hewirkte Tieffeldverschiebung der Resonanz von Heder jeweils syn-standigen Methylengruppe war. Darauf aufbauend wurde die absolute Konfiguration der Alkenylsulfoximide 5s und 5b zugeordnet.
Interessante Selektivitgtsunterschiede findet man bei der
Eliminierung an den diastereomeren b-Siloxysulfoximiden
Angew. Chem. 98 (1986) Nr. 10
qbb. I. Struktur von 17 .H1Oirn Kristall [12]. Ausgewahlte Bindungslangen
[A] und W i n t l ["I: S1-C2 1.741(7), S1-05 1.427(5), S1-N3 1.534(5), SIX16
1.804(5), C2-C6 1.353(8), C4-N3 1.504(8); C2-C6-C11 126.6(6), C2-C6-C7
119.4(7); N3-SI-C2-C6 - 174(2). SI-C2-C6-C7 173(2), SI-C2-C6-C11 O(2).
Die in Richtung und AusmaD ubereinstimmende asymmetrische Induktion bei der Eliminierung an 3, 4, 10 und
15 deuten wir - exemplarisch diskutiert an 3c und 4a unter Beriicksichtigung der Kristallstruktur von 2 und der
konfigurativen Stabilitat von Lithioalkyls~lfoximiden~~'
am
a-C-Atom
- mit einer primtlren Metallierung von
3c zum Lithiosulfoximid 19 (Schema 1), das auch bei der Silylierung von
4a durch C/O-Silyl~anderung~'~~
nach C-Silylierung gebildet werden sollte,
0 VCH Verlagsgesellschati mbH. 0-6940 Weinheim. 1986
0044-8249/86/1010-0913 $02.50/0
913
-
mit einer raschen Gleichgewichtseinstellung zwischen
den Diastereomeren 19A und 19B auch bei tiefen Temperaturen wegen der niedrigen Energiebarriere fur den
Konfigurationswechsel am anionischen C-Atom in Lithioalkylsulf~ximiden[~~
und
A
19
B
Schema I. R=SiMe,. X=-OCHZCHzO-, L=Ligand.
1121 17. H20: 0rthorhombisc.h. Raumgruppe P2,2,2, a = 17.361(5),
h=17.244(5), c=6.223(8) A, V=1.863.109 pm3, Z=4, p,,=1.107 g/
cm'; 4"S8562.5" (Cuu., I = 154.18 pm, Weissenberg-Diffraktometer),
1660 Reflexe, Lorentz- und Polarisationskorrektur, Lage der H-Atom
nach idealer Geometrie berechnet, Lage der H-Atome des Kristallwassers durch Differenz-Fourier-Synthesebestimmt, anisotrope Verfeinerung der schweren Atome, R -0.061 fur 1533 unabhangige Strukturfaktoren IF1>3uF. Die Sulfoximidmolekiile sind entlang der c-Achse iiber
Wasserstoffbriicken zum Kristallwasser verkniipft. Dabei werden iiberraschenderweise Wasserstoffbriicken zwischen dem Sauerstoff des Kristallwassers und N3 einerseits "3.. . 0 1 288.8 pm] sowie 0 5 ' andererseits [ 0 5 ' . . . 0 1 298.6 pm] gebildet. Weitere Einzelheiten zur Kristallstrukturuntersuchung ktbnnen beim Fachinformationszentrum Energie,
Physik, Mathematik GmbH, D-7514 Eggenstein-Leopoldshafen2, unter
Angabe der Hinterlegungsnummer CSD-52077, der Autoren und des
Zeitschriftenzitates angefordert werden.
[I31 E. V. Johnson, C. R. Johnson, J. Am. Chem. Soc. 93 (1971) 5308, zit.
Lit.
[I41 K. Yamamoto, Y.Tomo, S . Suzuki, Tetrahedron Lett. 21 (1980) 2861.
[15] Die zur Synthese von 5, 12, 13, 17 und 18 benutzte ,,inverse PetersonOlefinierung" ist besonders erfolgreich bei leicht enolisierbaren Carbonylverbindungen; H.-J. Cais, 1. Erdelmeier, unverbffentlicht; vgl. dazu
1. Erdelmeier, H.J. Gais, Tetrahedron Lett. 26 (1985) 4359.
- mit einer schnelleren Eliminierung von LiOSiMe, in
19A als in 19B, d a die Einstellung der Koplanaritat von
p-Orbital am anionischen C-Atom und Siloxygruppe in
19B durch die Wechselwirkung zwischen der Phenylund der pro-R-Methylengruppe starker gehindert sein
sollte als diejenige in 19A durch die Wechselwirkung
zwischen dem 0-Atom und der pro-S-Methylengruppe["I.
Eingegangen am 28. April,
veranderte Fassung am 10. Juli 1986 [Z 17493
[l] a) G. Solladie, R. G. Zimmermann, R Bartsch, H. M. Walborsky, Synthesis 1985. 662, zit. Lit.; G . Solladie, Chem. Scr. 25 (1985) 149; b) S. 1.
Goldberg, M. S. Sahli, J. Org. Chem. 32 (1967) 2059; c) A. C. Cope, C.
F. Howell, A. Knowles, 1. Am. Chem. SOC.84 (1962) 3190; d) siehe auch
S. I. Goldberg, Sel. Org. Transjorm. I (1970) 363; J. D. Morrison, H. S.
Mosher: Asymmetric Organic Reactions, Prentice-Hall, Englewood
Cliffs, NJ (USA) 1976.
[2] a) S . Hanessian, D. Delorme, S . Beaudoin, Y. Leblanc, J. Am. Chem.
Soc. 106 (1984) 5754; S. Hanessian. Chem. Scr. 25 (1985)5 ; b) H. J.
Bestmann, J. Lienert, Angew. Chem. 87 (1969) 751; Angew. Chem. Int.
Ed. Engl. 8 (1969) 763; H. J. Bestmann, personliche Mitteilung, 19. Okt.
1984.
[3] H.-J. Gais, 1. Erdelmeier, H. J. Lindner, J. Vollhardt, Angew. Chem. 98
(1986) 914; Angew. Chem. Inr. Ed. Engl. 25 (1986) Nr. 10.
[4] Die als Edukt fiir 2 und ent-2 benotigten enantiomerenreinen (9-hzw.
(R)-S-Methyl-S-phenylsulfoximidesind durch Racematspaltung mit
(+)- und (-)-lO-Camphersulfonslure (Aldrich) gut zugiinglich; C. R.
Johnson, C. W. Schroeck, 1. Am. Chem. Soc. 95 (1973) 7418. Der ee-Wert
der Sulfoximide wurde 'H-NMR-spektroskopisch in Gegenwart von 20
mob% Eu(tfc), in CDCI, anhand der Resonanzen der Methylgruppen
(Ms=0.4 ppm) und der o-H-Atome der Phenylgruppen bestimmt.
[5] R. Lok, J. K. Coward, J . Org. Chem. 39 (1974) 2377.
[6] a) Fp= 132-133'C, [a]E +36.4 ( c = 1.6, Aceton); h) [a]? -64.9 (c= 1.5.
CH2C12);c) Fp=142"C, [a];;' +78.4 (c=O.8, Aceton); d) Fp=llO"C,
[a]:; +45.3 (c=0.5, Aceton); e)[a]$ -85.6 (c=O.S. CH2C12);f) Fp=656 6 T , [a]g +13.0 (c=0.24, Aceton); g) Fp-49-51"C. [a]:" -79.0
(c-0.63, Aceton); h) Fp=67-68"C, [a]$ -42.0 (c= 1.0, Aceton); i) [a]?
+59.0 (c=0.38. Aceton); j) Fp=72"C, [a]:' +46.0 (c=0.5, Aceton); k)
[a]ff-99.0 (c=0.25, Aceton). Alle neuen Verbindungen ergaben korrekte Elementaranalysen und passende Spektren ('H- und "C-NMR,
MS).
171 Auf Kieselgel und in Substanz findet bei 5. und 12 langsame Allylisomerisierung statt.
[8] Die Silylgruppe ist nicht entscheidend fiir den hohen ds-Wed, wie die
Eliminierung an dem durch Methylierung [Mel, Hexamethylphosphorsiuretriamid (HMPA), THF, O T ] von 3b dargestellten B-Methoxysulfoximid 3d (73%) zeigt; nach dessen Reaktion mit nBuLi (-78°C. THF)
wird Sn in 82% Ausbeute und 298% ds isoliert.
191 R. C. Nickolson, M. H. Town, H. Vorbriiggen, Med. Res. Reu. 5
(1985) 1.
[lo] 9 : [a]: -27.5 (c=0.50, Aceton): Synthese durch Silylierung (91%) von
9, R' = H statt SitBuMe2.W. Skuballa, H. Vorbriiggen, Angew. Chem. 93
(1981) 1080: Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 20 (1981) 1046. Asymmetrische Synthese von 9 : H.-J. Gais. W. Ball, unvertbffentlicht.
[I I] a) C. R. Johnson, J. R. Zeller, Tetrahedron 40 (1984) 1225; b) C. R Johnson. C. W. Schroeck, J. R. Shanklin, J. Am. Chem. Soc. 95 (1973) 7424.
914
0 VCH Verlagsgesellschaji mbH. 0-6940 Weinheim. 1986
Lithium-koordinierte a-Sulfonimidoylcarbanionen:
Kristallstruktur von I(S)-(N-Methyl-S-phenylsulfonimidoyl)methyllithiumh . 2(tmeda)
und konfigurative Stabilitat von
[(N-Methyl-S-phenylsulfonimidoyl)isopropyllithium~*
*
Von Hans-Joachim Gais*, Irene Erdelmeier,
Hans J. Lindner und Jiirgen Vollhardt
Lithioalkylsulfoximide wie 1 haben sich als Analoga
von Lithioalkylsulfonen wie 2 mit einem optisch stabilen
Chiralitatszentrum am S-Atom einen festen Platz in der
asymmetrischen Synthese erobertl'l. Anders als bei 2I'l gibt
es fast keine Informationen zur Struktur von llzh.cl. Dies
Ph
Ph
l a , R1= RZ=H
2a,R=H
l b , R'=R2=Me
2b, R: Ph
2C, R = CH=CH,
sowie Untersuchungen zur Deutung der Induktion bei der
asymmetrischen Eliminierung an b-Siloxy-lithioalkylsulfoximided3I boten Anlal3, die Kristallstruktur von [(S)-(NMethyl-S-phenylsulfonimidoyl)methyllithium],.2 (tmeda)
3 (tmeda =Tetramethylethylendiamin) und die konfigurative Stabilitat von l b am a-C-Atom zu bestimmen. 3
wurde durch Metallierung von (S)-N.S-Dimethyl-S-phenylsulfoximid mit n-Butyllithium (nBuLi) in TMEDA gel*] Prof. Dr. H.-J. Gais [*I, Dipl.-lng. l. Erdelmeier [+I,
Prof. Dr. H. J. Lindner, DipLlng. J. Vollhardt ['I
lnstitut fur Organische Chemie und Biochemie
der Technischen Hochschule
PetersenstraDe 22, D-6100 Darmstadt
I ' [ Neue Adresse:
lnstitut fur Organische Chemie und Biochemie der Universitat
AlbertstraBe 21, D-7800 Freiburg
['*I Diese Arbeit wurde vom Fonds der Chemischen Industrie und der
Deutschen Forschungsgemeinschaft gefordert. I. E. dankt der Stiftung
Stipendienfonds des Verbandes der Chemischen lndustrie f i r ein Stipendium. Dr. S. Braun danken wir fur NMR-Spektren.
0044-8249/86/10100914 S OZ.50/0
Angew. Chem. 98 (1986) Nr. 10
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