Catalytic and photochemical cycloadditions of alkynes

Abstract

Novel approaches to utilizing alkynes in transition metal-catalyzed [2+2+2] cycloadditions and photochemical [2+2] cycloadditions were investigated with respect to the potential applications of these transformations. First, a chemo- and regioselective fully intermolecular cocyclotrimerization of internal alkynes with a commercially available ethynyl boronate was developed using Ru-catalysis and its mechanism was examined using DFT calculations. The established method allows for a straightforward preparation of various 1,4-diborylated benzenes, which can serve as multifunctional building blocks in organic synthesis. In particular, the products can be used in cross-coupling, carbonylation and oxidation reactions to access a broad variety of contiguously substituted arenes, such as natural products mirandamycin and violaceoid C. Second, a comparative study of catalytic and uncatalyzed photocycloadditions between alkynes and quinones was undertaken. Contrary to the recent reports, irradiation with visible light alone is sufficient to obtain not only the [2+2] cycloaddition products, but also several products of cascade transformations. Thus, depending on the structure of the quinone used, either carbo- or heterocycloaddition pathway is mainly realized, giving rise either to annulated cyclobutenes or...

Byly prozkoumány nové přístupy k použití alkynů ve [2+2+2] cykloadicích katalyzovaných přechodnými kovy a ve fotochemických [2+2] cykloadicích s ohledem na potenciální aplikace těchto transformací. Nejprve byla vyvinuta zcela chemo- a regioselektivní intermolekulární kocyklotrimerizace vnitřních alkynů s komerčně dostupným ethynylboronátem katalyzovaná komplexem Ru a její mechanismus byl studován pomocí DFT kalkulací. Nově zavedená metoda umožňuje přímou přípravu různých substituovaných 1,4-diborylovaných benzenů, které mohou sloužit jako multifunkční intermediáty v organické syntéze. Tyto sloučeniny mohou být použity v křížových párovacích reakcích, karbonylacích a oxidacích, které vedou k přípravě široké škály substituovaných arenů, jako jsou například, přírodní látky mirandamycin a violaceoid C. Za druhé byla provedena srovnávací studie katalytických a nekatalytických fotocykloadicí mezi alkyny a chinony. Na rozdíl od nedávných publikací, pouhé ozáření viditelným světlem stačí k získání nejen produktů [2+2] cykloadicí, ale i několika produktů kaskádových reakcí. V závislosti na struktuře použitého chinonu se tedy převážuje buď karbo- nebo heterocykloadiční mechanismus, který vede buď k anulovaným cyklobutenům, nebo k reaktivním para-chinonmethidům. Zkoumání chemo- a regioselektivity těchto...