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Tutorial Menue3D-Visualisierung Organischer Reaktionen mit CAVOCLerneinheit 3 von 12

1,3-dipolare Cycloaddition und deren 3D-Visualisierung

Literaturbeispiel [4] von Wallace et al. - Kommentar zur Reaktion

Jäger et al. sowie andere Arbeitsgruppen konnten zeigen, dass 4-Hydroxy-Δ2-isoxazoline eine wichtige Rolle als Intermediate für die Darstellung von Aminozuckern und anderen biologisch wichtigen Molekülen spielen. Durch Reduktion mit Lithiumaluminiumhydrid (LiAlH4) erhält man ein Aminodiol mit anti-Konfiguration in Bezug auf die Amino- und die Hydroxy-Gruppe der benachbarten C-Atome. Nach Komplexierung des LiAlH4 durch den Isoxazolin-Sauerstoff erfolgt eine intramolekulare Hydridübertragung auf den vicinalen Ring-Stickstoff von der Seite des Moleküls, zu der die Hydroxy-Gruppe in der C4-Position orientiert ist. Geht man von einer geschützten Hydroxy-Gruppe aus, so verläuft die Reduktion stereospezifisch im Sinne einer syn-Reduktion, da nun die Komplexierung des LiAlH4 von dem Sauerstoff der C4-Position ausgeht und die Hydridübertragung entgegengesetzt zu der Orientierung der geschützen Hydroxy-Gruppe stattfindet.

Die Regioselektivität 1,3-dipolarer Cycloadditionsreaktionen von Nitriloxiden mit 1,2-disubstituierten Alkenen ist im Allgemeinen nur schwach ausgeprägt. Als Erfahrungswert gilt, dass das Vorhandensein eines elektronenanziehenden Substituenten die Wahrscheinlichkeit für eine Produktkonfiguration erhöht, bei der dieser Substituent im Cycloaddukt die C4-Position einnimmt. Elektronenliefernde Substituenten dirigieren das substituierte C-Atom der Vinyl-Gruppe wiederum verstärkt in die C5-Position des Ringproduktes. Diese empirische Regel wird durch Cycloadditionreaktion zwischen dem Benzonitriloxid II und dem Vinylboronsäureester Ic (entspricht der mit CAVOC visualisierten Reaktion) überraschend gut erfüllt. Die Ausbeute an dem 4-Hydroxy-Δ2-Isoxazolin-Produkt III liegt nach Angaben der Autoren unter den angegebenen Reaktionsbedingungen bei 79 %, das regioisomere Cycloaddukt, in der die Hydroxy-Gruppe die C5-Position besetzt, bei nur 5 %. Wallace und Liu führen die in [4] dargestellte Umsetzung mit einer Reihe verschiedener Vinylboronsäureester durch und erhalten für die 4-Hydroxy-isoxazolin-Produkte Ausbeuteergebnisse in der Größenordnung von 75-88 %.

Fazit

Es bleibt also festzuhalten, dass Vinylboronsäureester als Dipolarophile in Cycloadditionsreaktionen mit Nitriloxiden eine sehr hohe Reaktivität aufweisen und dass darüber hinaus diese Umsetzungen durch sehr gute Regioselektivitäten gekennzeichnet sind. Bei der Darstellung von 4-Hydroxy-Δ2-isoxazolinen empfielt sich also der vorgestellte Syntheseweg als Methode der Wahl.

Literatur

Jäger, V.; Müller, I.; Schohe, R.; Frey, M.; Ehrler, R.; Häfele, B.; Schröter, D. (1985): . In: Lect. Heter. Chem.. 6 , 79
Yin, H.; Franck, R. W.; Chen, S.; Quigley, G. J.; Todaro, L. (1992): . In: J. Org. Chem.. 57 , 644
Grünanger, P.; Vita-Finzi, P. (1990): . In: Chem. Heterocycl. Compd.. John Wiley & Sons , 417
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