メチレンサイクロプロパンとビニリデンカクロパンの金触媒タンデム反応

多くの場合、金触媒は天然産物の合成の重要なステップであり、タンデムまたはドミノ反応プロセスのための強力なツールです。金塩と複合体はどちらも、さまざまな求核試薬に向かって炭素炭素多結合の電気炭素活性化のための最も強力な軟らかいルイス酸の1つです。これらの反応の中核は、アルケン、アルキン、およびアレンの金触媒とπ結合の間の相互作用に依存しています。金錯体による官能基の活性化は、高い原子効率で多くの異なる有機変換を促進するための有用で重要な方法を提供します。それらは非常に緊張していますが、メチレンサイクロプロパン（MCPS）およびビニリデンカクロパン（VDCPS）は、有機合成の有用なビルディングブロックとして機能した容易にアクセス可能な分子です。それらのユニークな構造的および電子的特性のため、過去数十年間にニッケル、ロジウム、パラジウム、ルテニウムなどの遷移金属触媒の存在下で重要な開発が行われました。ただし、MCPとVDCPの金触媒化学にはあまり注意が払われていません。この説明では、私たちの研究室と他の研究者の両方で開発されたMCPとVDCPの金触媒化学変換について説明します。化学者は、MCPSとVDCPが両親媒性特性を持っていることを実証しています。MCPSまたはVDCPが金触媒によって活性化されると、他の試薬によるその後の求核攻撃またはシクロプロパン部分のリングオープン（リング拡張）が発生します。ただし、MCPとVDCPのC-C二重結合は核型試薬としても機能しますが、より多くの電気球性試薬が存在し、金触媒によって活性化され、シクロプロパンの環系統の放出によってトリガーされるようにさらにカスケード反応が起こります。この戦略に基づいて、私たちのグループと他の人々の両方が、近年、いくつかの興味深い金触媒の変換を発見しました。これらのMCPとVDCPの変換は、さまざまなサイズのスケルトンを含むさまざまな多環式および異種環状構造を生成できます。さらに、いくつかの同位体標識実験と機械的調査のための計算研究を実施しました。これらの反応は、化学療法、レジオ、およびジアステレオセクタビリティの高レベルの制御を備えた望ましい製品を常に提供し、天然物の統合と医薬品産業と医学全般にとって非常に価値があります。

Gold catalysis is often the key step in the synthesis of natural products, and is a powerful tool for tandem or domino reaction processes. Both gold salts and complexes are among the most powerful soft Lewis acids for electrophilic activation of carbon-carbon multiple bonds toward a variety of nucleophiles. The core of these reactions relies on the interaction between gold catalysts and π-bonds of alkenes, alkynes, and allenes. Activation of functional groups by gold complexes provides a useful and important method for facilitating many different organic transformations with high atom efficiency. Although they are highly strained, methylenecyclopropanes (MCPs) and vinylidenecyclopropanes (VDCPs) are readily accessible molecules that have served as useful building blocks in organic synthesis. Because of their unique structural and electronic properties, significant developments have been made in the presence of transition metal catalysts such as nickel, rhodium, palladium, and ruthenium during the past decades. However, less attention has been paid to the gold-catalyzed chemistry of MCPs and VDCPs. In this Account, we describe gold-catalyzed chemical transformations of MCPs and VDCPs developed both in our laboratory and by other researchers. Chemists have demonstrated that MCPs and VDCPs have amphiphilic properties. When MCPs or VDCPs are activated by a gold catalyst, subsequent nucleophilic attack by other reagents or ring-opening (ring-expansion) of the cyclopropane moiety will occur. However, the C-C double bonds of MCPs and VDCPs can also serve as nucleophilic reagents while more electrophilic reagents are present and activated by gold catalyst, and then further cascade reactions take place as triggered by the release of ring strain of cyclopropane. Based on this strategy, both our group and others have found some interesting gold-catalyzed transformations in recent years. These transformations of MCPs and VDCPs can produce a variety of polycyclic and heterocyclic structures, containing different sized skeletons. Moreover, we have carried out some isotopic labeling experiments and computational studies for mechanistic investigation. These reactions always give the desired products with high level control of chemo-, regio-, and diastereoselectivities, making them highly valuable for the synthesis of natural products and to the pharmaceutical industry and medicine in general.