Spezifikation des sterischen Verlaufs von asymmetrischen Synthesen

Von Dieter Seebach* und Vladimir Prelog

Professor Klaus Weissermel zum 60. Geburtstag gewidmet

Mit den riesigen Fortschritten auf dem Gebiet der asymmetrischen Synthese in den letzten 15 Jahren hat die Sprache nicht Schritt gehalten. Das verstiindliche Bestreben, den steri- schen Verlauf von Reaktionen durch die Art der Benennung ihrer Produkte zu kennzeich- nen, hat zu willkurlichen Neudefinitionen und anderen, teilweise bizarren Namen fur die Begriffe eryfhro und fhreo, und damit zu einer beinahe babylonischen Sprachverwirrung ge- fuhrt. Wir schlagen hier ein auf dem CIP-(Cahn-Ingold-Prelog-)System basierendes Verfah- ren zur eindeutigen Spezifikation des sterischen Verlaufs sowie der Produktkonfiguration von asymmetrischen Synthesen, vor allem von diastereoselektiven Reaktionen vor: Die re- flexionsinvariante relatioe Topizitat der gegenseitigen Annaherung von Reaktanden wird als lk (like) und ul (unlike) spezifiziert, wenn die zugehorigen Deskriptorenpaare Re*, Re* oder R*,Re* bzw. Re*,Si* oder R*,Si* sind. Die Angabe der Deskriptorenpaare Ik und ul der Reaktanden offenbart Reaktionen mit analogem sterischem Verlauf haufiger als die Angabe R *, R * oder R*,S* der relativen Konfiguration der Produkte, zu deren Spezifikation die Be- zeichnungen I bzw. u vorgeschlagen werden. - Der Vorteil der Angabe der relativen Topizi- tiit wird an einer Reihe neuerer, fur den Synthetiker wichtiger Beispiele aus der Literatur und aus unseren eigenen Arbeiten demonstriert.

1. Einfiihrung und Problemstellung

Die Naturstoffsynthetiker wenden sich in den letzten Jahren vermehrt Zielmolekulen wie Makroliden. Ionopho- ren und verwandten Verbindungen zu[’]. Die oft entmuti- gend komplizierten Strukturenl’] mit zahlreichen asymme- trischen Kohlenstoffatomen in offenkettiger oder makro- cyclischer Anordnung haben die Entwicklung von hoch- stereoselektiven Varianten der klassischen A l d ~ l - [ ~ - ~ ] , Ni- t r ~ a l d o l - ~ ~ . ~ ~ und Michael-Additionf8’ herausgefordert. Bei diesen Reaktionen bilden sich zwei neue tetraedrische Chi- ralitlitszentren durch Verknupfung zweier trigonal-plana- rer Kohlenstoffatome der Reaktanden [Weg (a) in Schema I]. Der Produkttyp 1 entsteht auch bei stereoselektiven

R ~ C H = C H R ~

Schema 1. Drei unabhsngige Wege zum Aufbau von Struktur 1.

1’1 Prof. Dr. D. Seebach. Prof. Dr. V. Relog Laboratorium fiir Organische Chemie der Eidgenbssischen Technischen Hochschule ETH-Zentrum, UniversitatstraOe 16, CH-8092 ZOrich (Schweiz)

696 Q Verlag Chemie CrnbH. 0-6940 Weinheiw. I982

Additionen an Olefine[’] und an trigonale Kohlenstoff- atome mit a-standigem Chiralitat~zentrum[’.~-’~] [Weg (b) bzw. (c) in Schema I].

4

6

8

3

5

7

Schema 2. 2 : I durch Ik-Aldol-Addition (a) und I durch Ik-Allylierung eines Enolatcs (b); 3: u durch ul-Ethylierung; 4 : u,I aus einer ul-Aldol-Addition mit ul-1.2-lnduktion: 5: Ik-1.2-lnduktion: 6: I durch Ik-Addition; 7: I durch Ik-Addition: 8: u durch uI-Nitroaldol-Addition; 9 : u durch Ik-Michael-Ad- dition.

0044-8249/82/0909-0696 rS 02.50/0 Angew. Chew. 94 (1982) 696-702

Die neuen Entwicklungen bedeuten zweifellos einen be- achtlichen Fortschritt der Kunst der organisch-chemischen Synthese, leider haben aber die Vorschlage zur Spezifika- tion des sterischen Verlaufs dieser Reaktionen zu einer teilweise bizarren Nomenklatur gefuhrt. Einige Beispiele dafur seien durch die Bezeichnungen der in Schema 2 ge- zeigten Produkte gegeben: Verbindung 2 wird als ,,three"- Aldol be~eichnet~~. ' . '~ ] , Verbindung 3 mit analoger Konfi- guration dagegen als ,,evthro"-verzweigter Apfelsaure- ester" ' I ; 4 wird ,,eryfhr~,anfi-Cram"-')~ oder ,,syn-Anti- Cram"-Prod~kt [~~, 5 ,,cram[a- oder P-Me]"-Produkt ge- nannt, welches in einem ,,CT(fur Cram-Trans-Enolat)- oder CC(fur Cram-Cis-Enolat)-Proze13"" entsteht : 6 wird als ,,erythro (Cram steric)"-Addukt[lOal, 7 als ,,three“-Gly- colderivat['O1, 8 als ,,erythr~"-Nitroaldol['~ und 9 als ,,erythro"-Michael-Addukt aus einem Enamin und o- Nitrostyrol[Ig1 spezifiziert.

Offensichtlich gibt es keine ubereinstimmung uber Ge- brauch und Bedeutung der konfigurationsbezeichnenden Prafixe erythro und three['']]. Eine Neudefinition["] dieser Bezeichnungen aufgrund der diastereoselektiven Bildung gewisser Stereoisomere in einer bestimmten Reaktion ist sicherlich nicht empfehlenswert, denn viele Verbindungen - wie z. B. der P-Hydroxyester in der Mitte von Schema 3 -

OLI OLI

Schema 3. Entsfehung von I-3-Hydroxy-2-methylbutans~ureethylester unter Bildung der Bindungen (a)-(&. (a): Ik-Aldol-Addition [3-51; (b): Ik-Mtfhy- lientng des Enolates ( I I , 16); (c) ul-Protonierung des Enolates; (d): Offnung des u-Epoxids unter Inversion (SJ); (e): Ik-Addition eines CH,-Metallderi- vates [lo]; ( f ) : uCHydrierung der C=O-Gruppe [lob]; (g), (c ) : ul-Michael- Addition von Wasscr an das ul-Olefin; ( f ) , (c): Ik-Hydrierung des ul-Enol- ethers.

sind auf verschiedenen Wegen [(a)-(g)] zuganglich, und dies kann zu verschiedenen konfigurationellen Spezifika- tionen identischer Strukturen fiihren. Beispiele hierfur sind die P-Hydroxyester in den Schemata 2 und 3: Der ( 2 R , 3 R ) - 3-Hydroxy-2-methylbutansaureester wird nach der ,,AI- d o l " - K ~ n v e n t i o n [ ~ * ' ~ ' ~ ~ als threo spezifiziert, nach gangigen Lehrbuchern der Stereochemie[201 wird jedoch derselben Verbindung erythro-Konfiguration zugeordnet]"'.

Die gegenwartige Situation auf diesem Gebiet erinnert an die Zeit, als eine so einfache Verbindung wie die rechts- drehende Weinslure von europaischen Chemikern, die sich Fischer und Freudenberg anschlossen, als D bezeichnet wurde, wlhrend man in Amerika dieselbe Verbindung nach einem Vorschlag von Rosanoff als L bezeichnete - dies weil sie auf verschiedenen Reaktionswegen sowohl mit D- als auch mit L-Glycerinaldehyd chemisch korreliert werden k a n r ~ l ~ ~ ] .

Zur Vermeidung willkiirlicher und zweideutiger Spezifi- kationen dieser Art wurde dann das CIP-System einge-

Es spezifiziert den Chiralitatssinn einzelner zwei- oder dreidimensional chiraler stereogener Atome - oder allgemein stereogener Einheiten wie Zentren, Achsen, Ebenen - durch Deskriptoren wie Re oder Si bzw. R oder S. Dieses System legt nicht nur die absolute, sondern durch die Beziehung von Deskriptoren zueinander auch die relative Topizitat und Konfiguration fest. Aus der Dua- litat diastereomorpher Beziehungen, die sich bei der Kombination zweier stereogener Atome und der zugehori- gen Deskriptoren ergibt, folgt die Existenz zweier Klassen, die im CIP-System nach der Regel 4["] spezifiziert werden: Deskriptorenpaare mitgleichen Anfangsbuchstaben wiez. B. Re,Re oder R,R werden als ,,like" (Abkurzung Ik bzw. I), solche rnit verschiedenen Anfangsbuchstaben wie z. B. Re,Si oder R,S werden als ,,unlike" (Abkurzung ul bzw. u)

Wir schlagen nun eine analoge Konvention zur eindeuti- gen Spezifikation des sterischen Verlaufs einer bestimmten diastereoselektiven Reaktion oder einer Gruppe eng ver- wandter asymmetrischer Reaktionen vor: Es wird die dia- stereomorphe Beziehung zwischen zweidimensional ste- reogenen trigonalen Atomen['] und/oder dreidimensional stereogenen tetraedrischen Atomen in den Reaktanden und in den Produkten spezifiziert. Dies sei im folgenden anhand von Beispielen erklart und illustriert.

bezeichnet128b. 30.3 11

it

2. Die relative Topizitat fk oder uf von Reaktanden und die relative Konfiguration f oder u der Produkte

Die in den Schemata dargestellten diastereotopen und diastereomeren Beziehungen sind immer nur durch einen Satz von Enantiomeren illustriert. Schema 4 erlautert, wie der sterische Verlauf von Reaktionen, bei welchen Reak- tanden rnit einem oder zwei zweidimensional stereogenen Zentren in Produkte mit zwei dreidimensional stereogenen Zentren umgewandelt werden, durch ein Deskriptorenpaar definiert wird, also genau wie die Konfiguration der Pro- dukte. Das Deskriptorenpaar kann ,,like" oder ,,unlike" sein. Die die raumliche Annaherung der Reaktanden fest- legenden Deskriptorenpaare spezifizieren relative Topizi- taten, z. B. (Re,Re)-Annaherung oder Addition von der (Si)-Seite des (R)-Enantiomers, und werden mit Ik (like) bzw. ul (unlike) abgekurzt. Analog werden die Konfigura- tionen der entstehenden Produkte mit I fur ( R , R / S , S ) oder (R* ,R*) und u fur ( R , S / S , R ) oder (R* ,S*) bezei~hnet[~~-' ']. Das Vorgehen bei Anwendungen auf kompliziertere Pro- zesse und auf Reaktanden rnit komplizierterer Struktur ist ebenfalls in Schema 4 angegeben.

Angew. Chem. 94 (1982) 696-702 697

Reaktanden

Zwei neue Chiralit’atszentren

I + +

En news Chiratitits-

d II

R g R llikrl s,s

R.S

S , R bllikrl

cf

I

u

0 1 a

b %-: d

+ C

relative topizitat

Produkte

relative Konfiguration 1

Schema 4. Bei zusammengesetzten Prozessen werden die relativen Topizittiten ( I ) , (2) und (3) in dieser Reihenfolge spezifi- ziert. Der Abstand zwischen dem induzierenden Chiralittitszentrum und dem reagierenden Atom wird mit 1.2; 1.3; 1.4 ... usw. angegeben. Von mehreren Zentren im induzierenden Teil der Reaktanden hat dasjenige Vorrang, welchem nach dem revidierten CIP-System 1281 die Prionttit zukommt.

3. Beispiele fur die Anwendung der li kelunlike-Deskriptorenpaarbezeichnungen

Als erste Anwendungsbeispiele haben wir die I/u- und Ik/uZ-Bezeichnungen zur Spezifikation der Strukturen und Reaktionen in die friiheren Schemata 2 und 3 (Abschnitt 1) eingetragen (siehe Legenden).

Einige weitere Anwendungen zur Konfigurationsbe- zeichnung zeigt Schema 5. Man sieht an den Beispielen 10- 12, daD die Spezifikation durch u und I auch in kompli-

1-10 u-11

CH3 CH3 CH3

12

Hoo Y X O O H

14 fk-Diastereorner

Hoax 13

uf-Diastereomar

Schema 5. 12 : (u./,u./,/k)-4,6,1O-Trihydroxy-3,5.7-trimethyl-8-decen-2-on; die Deskriptorenpaare fiir die relativen Konfigurationen werden in der Reihen- folge der Numerierung im IUPAC-Namen angegeben.

zierten Fallen kurz und eindeutig ist. Die Tatsache, daD &/trans-isomere Verbindungen wie die Olefine 13 und 14 durch Deskriptorenpaare spezifiziert werden kiinnen wie andere Diastereomere, ist ein zusatzlicher, bisher nicht er- wahnter Vortei112Bh1.

Die Schemata 6-12 zeigen eine Reihe verschiedenartiger Reaktionen, fur die die relative Topizitat der Reaktanden und die relative Konfiguration der Produkte spezifiziert wird. Man erkennt aus Schema 6, daR der bevorzugte Ver- lauf der A l d o I - A d d i t i ~ n ~ ~ - ~ ~ * l in unpolarem Medium bei syn-Enolaten als u/, bei anri-Enolaten als Ik zu spezifizie- ren ist. In Schema 7 werden die Deskriptorenpaar-Kiirzel auf eine lodlacton-artige Addition an eine olefinische Doppelbindungl’], auf die asymmetrische Epoxidierung von Horn~allylalkoholen~’~~~ und auf die Umwandlung von spezifisch markiertem Linalol, (ul,/k)- 1,2,8-Trideuterio-3,7- dimethyl- I ,6-0ctadien-3-01, zu Terpineol1”I angewendet. Alle bisher bekannten Beispiele der genannten Epoxi- dierung sind als /k- 1,2-Induktionen spezifiziert, selbst wenn sich die Konfiguration am Alkohol-Kohlenstoffatom ~ m k e h r t l ” ~ ] . Am Beispiel der Terpineol-Bildung wird ein- drucksvoll der hohe Informationsgehalt der Kiiqel zur Spezifizierung der relativen Topizititen deutlich: Die An- gabe Ik.u/,ul- 1,3 besagt, daB a) die neue C-C-Bindung sich mit der relativen Topizitat Re,Re/Si.Si bildet, daB b) die Addition von C und 0 an die C 4 - B i n d u n g ebenfalls unter Re,Si/Si.Re-Angriff erfolgt und daD c) das (R)-enan- tiomere Edukt eine Si,Si-, das (5‘)-enantiomere eine Re,Re- CC-Verkniipfung eingeht.

Aus den in Schema 8 zusammengestellten Beispielen fur die Anwendung der Ik/u/-Deskriptorenpaarabkurzungen auf klassische Regeln der asymmetrischen Synthese geht

698 Angew. Chem. 94 (1982) 696-702

relative TopkitSt ul d a t i v e Topizitilt d relative Kon' igrat im u

d a t i v e ToptzitLt C relative TophitSt C relative Konflgvatim I

M

I-Aldd

Iu,u)-~-~(.~I-~+~OX~- 4-phMyl-pmtand

Schema 6. Aldol- und Nitroaldol-Additionen. Oben: ,,Schrittweise" Spezifi- kation der relativen Topizitaten der beiden moglichen hnaherungen der Reaktanden bei der Nitroaldol-Addition und Spezifikation der relativen Konfiguration der Produkte. - Darunter: Aldol-Addition cis/rrans-isomerer Enolate an Aldehyde. Die Spezifikation der relativen Topizitaten der ersten und zweiten Reaktion indizien ihren verschiedenen sterischen Verlauf, w2h- rend die Spezifikation der Produktkonfigurationen in beiden Fillen I ergibt; die dritte Reaktion folgt der Cram-Regel: die 1.2-lnduktion erfolgt mit der relativen Topizitit Ik (vgl. die drei obersten Reaktionen von Schema 8).

hervor, daB das offenkettige und das cyclische Modell fur die Cram-Regelr341 mit lk zu spezifizieren ist - unabhangig von der Reihenfolge, in der die Substituenten am neugebil- deten Chiralitatszentrum angebracht werden; im dipolaren Modell (C~rnJorth~~~? kehrt sich dies zu ul um. Die Re-

fur die Addition an a-Ketoester chiraler Alkohole wird als eine ul- 1,4-Induktion bezeichnet. Diese Bezeich- nung ist im Gegensatz zur Bezeichnung der Konfiguration

*I2 / - E t I

ul-1.3

I-Diastereomer (64>50:1)

CLU -Diestereomar

I I

Schema 7. 1,2- und 1.3-lnduktionen bei Reaktionen von Molekillen mit ally- lischen und homoallylischen Strukturen. - Bei der untqsten Reaktion laufen alle drei in Schema 4 kategorisierten Prozesse gleichzeitig ab: ( I ) Bildung zweier neuer Chiralititszentren durch Kombination zweier trigonaler C- Atome: (2) Addition an eine Doppelbindung: (3) eine 1,3-lnduktion. Es ist bemerkenswert, da8 die Cyclisierung der Regel von den ..antipenplanaren Wassentoffatomen" an beiden Doppelbindungen folgt [B].

der Produkte wiederum unabhangig von der Rangfolge der eingefuhrten und der schon vorhandenen Gruppen.

Das Pendant zu den nucleophilen Additionen in Schema 8 sind die elektrophilen Additionen an Donor-Doppelbin- dungen in Schema 9. Diese folgen einer erst vor kurzem aufgestellten RegelI7. ". '71; ein Vergleich der ersten beiden Beispiele zeigt einen Fall von Umkehrung der Spezifika- tion trotz analogem Verlauf der Reaktion wegen einer Prioritatsvertauschung am Chiralitatszentrum, das die 1,2- Induktion bewirkt.

Neuere Beispiele von 1,4- und 1,SInduktionen sind in den Reaktionsfolgen ( I ) , (2) und (3) von Schema 10 spezi- fiziert. Die Alkylierung (1) des Enamins aus Cyclohexanon und Prolinolether mit o-Nitrostyrolen liefert eines der vier moglichen stereoisomeren 4-Nitroketone mit uber 90% Se- lektivitlt; das erste Ik in der Spezifikation der relativen To- pizitat gibt an, daB die neue C-C-Bindung sich durch Re*,Re*-Kombination der trigonalen Zentren bildet (+u- Produkt); die folgende Angabe ul-1,4 bedeutet, daB bei Verwendung des - im Formelbild gezeigten - (S)-Prolinol- derivates das trigonale Zentrum am Sechsring von der Re- Seite angegriffen wird und entsprechend das (R)-Derivat von der Si-Seite [+(2S, 1'R)- bzw. (2R, l'S)-2-(l'-Aryl-2'-ni- troethyl)cyclohexanon]l'I. Auch die Methy lierung des syn- thetisch einem Enolat aquivalenten (S)-Prolinolderivates

Angew. Chem. 94 (1982) 696-702 699

..&: -Re H

nach Weg (2) in Schema erfolgt von der Re-Seite und ist somit eine ul-1,s-Induktion. Die Michcel-Addition in der Reaktionsfolge (3)["] ergibt 0-verzweigte Carbonsau- ten, die in Abhangigkeit von der Reihenfolge, in der die Gruppen R 1 und R2 an der Seitenkette des Heterocyclus angebracht werden, (R)- oder (S)-konfiguriert sind; die re- lative Topizitat, mit der sich das neue Chiralitatszentrum bildet, ist davon unabhangig stets lk.

R. OH

I-Produkt

R,& RJ

OH

U-l.2-MditiaI

van R3 -

I-Produkt

u-Produkt

MI-Enantbmer

IR1,wenn R'>R' (51 .wenn R'>R'

Re

CH~O' CH30' %

Schema 10. 1.4- und 1.5-Induktionen in der Seitenkette von Heterocyclen. Von den Prolinolderivaten der Reaktionswege ( I ) und (2) sind jeweils die ,,natiirlichen" Enantiomere gezeigt. Die angegebenen Zwischenprodukte miissen zur Spezifikation der relativen Topizitaten nicht isolierbar sein: Die Entstehung von (R)-Methylcyclohexanon unter dem EinfluB des (S)-konfigu- rierten Zentrums am Heterocyclus ist ein ul-hozeB (vgl. Schema 12). Bei Re- aktion (3) sind zwei 1.5-induzierende Zentren im Heterocyclus; zum phenyl- substituierten fuhrt der Weg hechster Priorittlt, weshalb es zur Spezifikation benutzt wird (vgl. Schema 4).

Schema 8. Spezifikation von Reaktionen. die der Cram- oder der helog-Re- gel folgen. Bei ,,normaler" Rangfolge der Substituenten am induzierenden und am trigonalen C-Atom. also CO > R' und CH(CHI)R1 >CH2R2 beim of- fenkettigen, sowie ORz> CO > R ' beim cyclischen Modell for die Cram-Re- gel, ist die relative Topizitlt I&. d. h. Re-Angriff am (R)-Enantiomer und Si- Angriff am (S)-Enantiomer (erste drei Reaktionen). Das Gleiche gilt f i r die Prelog-Regel: Wenn die Prioritatssequenz R,> & ist. ergibt sich stets die re- lative Topizitat ul (unterste Reaktion).

ul-1.2-lnduktkn L C O O R -R. ROOC ?

In Schema 11 wird der sterische Verlauf einer [2 + 21-Cy- cloaddition und zweier Diels-Alder-Reaktionen mit der lk/ul-Notation spezifiziert. Andere Umsetzungen, die den Woodward-Hoffmann-Regeln"8' folgen, konnen naturlich ebenfalls so spezifiziert werden. Das Beispiel der intramo- lekularen Cycloaddition demonstriert die Einfachheit der hier vorgeschlagenen Konvention im Vergleich zu bisher gebrauchlichen Arten der Spe~if ikat ion[~ '~ des sterischen Verlaufs von Reaktionen.

Der Begriff der relativen Topizitat kann auch fur solche asymmetrischen Synthesen definiert werden, die nicht zu einer der drei Kategorien von Schema 4 gehoren. Drei Bei- spiele sollen in Schema 12 erlautert werden. Die Horeau- Methode zur Bestimmung der absoluten Konfiguration von Alkoholen beruht auf einer kinetischen Racematspal- tungI4", bei der der (R)-Alkohol schneller mit dem (R)- Acylierungsmittel, der (S)-Alkohol schneller mit dem (S)- Acylierungsmittel reagiert - eine like-Selektivitat. Alumini- umalkoholate von enantiomerenreinen sekundaren Alko- holen reduzieren Ketone enantioselektiv in einer Meer- wein-Ponndorf-Reduktion so, daB das (R)-konfigurierte Reagens das Keton von der Si-Seite angreiftf4'] - eine soge-

ROOCTH k u-Diastereomer

(v -OH,NHCHO) (X-OLi. NCHOLi)

A W I-Diastereomer

flO2

u-Diastereomar

Schema 9. Spezifikation dreier Reaktionen, die einer Regel fur den Angriff an Donor-Doppelbindungen (cyclisches Modell) folgen. Ein Vergleich der zweiten mit der dritten Reaktion zeigt, daB die Cemeinsamkeit aus der relati- ven Topizitat des sterischen Verlaufs, nicht aber aus der relativen Konfigura- tion der hodukte ersichtlich ist (OLi > C - C > CH, und 0 % > C-N > R'); zum Vergleich der ersten beiden Reaktionen siehe auch Text.

700 Angew. Chem. 94 11982) 696-702

H u.1-Diastercorner

H I COOCH3

Ll- Dlastereomer

R&: R

u.Ll-Dlastercorncr &.I-Chinodimethan

Schema 11. Spezifikation der relativen Topizitifen von Cycloaddifionen. Man beachte, daO die endo-Addifionen von Chlorketen sowie Acrylsiure- ester als ul spezifiziert werden, also genau wie der bevonugfe Verlauf der Ni- troaldol- und der Aldol-Addition (vgl. Schema 6). Alle diese Reaktionen fol- gen einer Regel [Sl, wonach Additionen an Acceptor-Doppelbindungen mif antipenplanarem Wasserstoffafom des Donor-Partners bevorzugt sind, siehe 15 (vgl. auch die dritte Reakfion in Schema 1).

nannte ,,immolative" asymmetrische Synthese[zol mit unlike- Selektivitat. Die hier vorgeschlagene Konvention kann auch auf Reaktionen angewendet werden, bei denen Chiralitatsachsen, Chiralitatsebenen oder helicale Struktu- ren[z81 in den Reaktanden vorhanden sind oder sich in den Produkten neu bilden; hierzu wird ,,like" auch fur die Kombinationen (R,M), (S ,P) , (M,Re) und (P,Si) und ,,unlike" fur (R.P), (S,M), (P ,Re) und (M,Si) benutzt. Da-

Uberschuss racernisch

RL (R)-Alkohd

8 k

IPkEnantlorner Y

Schema 12. Anwendung der like/unlike-Spezinkafion auf asymmetrische Synthesen, die nicht in Schema 4 definieri sind.

mit ist es z. B. moglich, die ,,enantioface differentiation"14" bei der in Schema 12 unten gezeigten Hydrierung mit ei- nem axial chiralen Al~minat [~ ' ] als Ik zu spezifizieren.

4. SchluBfolgerung

Zur Zeit verwendete Verfahren zur Spezifikation des ste- rischen Verlaufs von diastereoselektiven Reaktionen sind oft willkiirlich und zweideutig. Wir schlagen deshalb eine geringfiigige Erweiterung des CIP-Systems vor, die es er- moglicht, den sterischen Verlauf als relufive Topizifuf der Reaktanden zu spezifizieren, und die auch eine Spezifika- tion der relativen Konfigurafion der Produkfe impliziert. Die Spezifikation der relativen Topizitat der Annaherung der Reaktanden hat den groBen Vorteil, daB sie Ahnlich- keiten und Unterschiede im sterischen Verlauf von Reak- tionen vie1 hiiufiger erkennen IaBt als die relative Konfigu- ration der Produkte (vgl. Schema 13). Der Grund hierfiir ist die Tatsache, daB die Zahl von Liganden an trigonalen stereogenen Zentren (der Reaktanden) kleiner ist als an te- traedrischen (der Produkte).

relative RL RS R ' % ds Topi- Konfi-

[I41 zitif guration ~

96 Ik U

99 Ik U

98 Ik I 95 Ik U

93 Ik I I 85 fk

93 Ik I 98 Ik I

I 90 Ik 93 lk I

I 98 Ik 80 Ik I 81 Ik I 88 Ik I a7 lk I

I 87 lk 14 Ik I 55 Ik I

I 98 ul 12 Ik 11 Ik 11 Ik 65 Ik I 98 Ik I 10 lk 81 Ik U

60 Ik I 96 Ik

U

U U

U

U

Schema 13. Demonstration der Niltzlichkeit der Spezifikafion der relativen Topizitit an einem weiteren praktischen Beispiel: Die Addition von 2-Alke- nyl(friphenoxy)titan-Verbindungen an Aldehyde und an unsymmetrische Ke- tone verliuff so. daO sich der groOere Substifuent RL am Carbonyl-C-Atom antipenplanar zu dem am Carbonyl-0-Atom verankerten Allyltitan-Teil des Nucleophils onentien. Mit einer Ausnahme isf in allen Fallen die relative Topizitif lk. wghrend die Rodukckonfigurafion in 19 Fallen als I und in 9 Fillen als u zu spezifizieren ist [a].

Angew. Chem. 94 (1982) 696-702 70 1

Eine verschiedene CIP-Rangfolge von Liganden fiihrt manchmal zu verschiedenen Deskriptoren fur Reaktionen mit analogem sterischem Verlauf; jeder mit dem CIP-Sy- stem vertraute Chemiker wird solche Falle leicht erken- nen.

Eingegangen am 2. April 1982 [A 4251

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181 D. Seebach, J. Golinski, Helu. Chim. Acra 64 (1981) 1413; S. Blarer. T. Laube. unverdffentlichte Befunde, ETH Zurich 1981.

[9] P. A. Bartlett. Terrahedron 36 (1980) 3. [lo] a) W. C. Still, J. H. McDonald 111, Tefrahedron Lerr. 21 (1980) 1031: W.

C. Still. J. A. Schneider, ibid. 21 (1980) 1035: b) T. Nakata, T. Oishi. ibid. 2l (1980) 1641: T. Nakata, T. Tanaka, T. Oishi, ibid. 22 (1981) 4723. D. Seebach. D. Wasmuth, Helu. Chim. Acra 63 (1980) 197: Angew. Cfiem. 93 (1981) 1007; Anges. Cfiem. Inr. Ed. Engl. 20 (1981) 971; M. Zilger. T. Weller. D. Seebach, Hek. Cfiim. Acfa 63 (1980) 2005: D. Wasmuth, D. Arigoni, D. Seebach, ibid. 65 (1982) 344. Beispiele fur 1.2-, 1.3- und 1,4-Induktionen bei Epoxidierungen von Al- lyl-, Homoallyl- und Bishomoallylalkoholen finden sich in 113) und der dort zitierten Literatur; in 13-5. 14-16] sind IJ - , l,3-, 1.4- und 1.5-lnduk- tionen bei Reaktionen von Enolaten und von synthetisch iquivalenten Reagentien beschrieben: iiber eine sehr hohe 1.5-lnduktion bei einer Michael-Addition wurde in 1161 berichtet. a) K. B. Sharpless, T. R. Verhoeven, Aldrichimica Acra 12 (1979) 63; b) E. D. Mihelich. K. Daniels, D. J. Eickhoff, J . Am. Cfiem. Soc. 103 (1981) 7690. D. Seebach. R. Naef, Helu. Chim. Acra 64 (1981) 2704. D. Enders, Cfiemrech 1981. 504. A. I. Meyers, Pure Appl. Chem. 51 (1979) 1255. G. Frater, Helu. Chim. Acfa 62 (1979) 2825: 63 (1980) 1383: Terrafiedron Left. 22 (1981) 425. Vgl. die im Zitat 15 von [8] angegebenen interessanten Arbeiten von A. Risaliti und E. Valentin. Nach Lehrbiichern der Stereochemie [20] muO man eine Kohlenstoff- kette R ' - C a b C a c - R 2 mil wenigstens einem Paar identischer Substi- tuenten a an den asymmetrischen C-Atomen definieren kennen. Man- che Autoren [3, 4, 211 meinen, daR zwei Paare identischer Substituenten wie in R'-Cab-Cab-R' vorhanden sein mikssen. Die heute auch auf die Produkte anderer Reaktionen angewendete (siehe z. B. die Zusam- menstellung in [22]) ..Aldol-Notation" 13-51 definiert ffireo und eryfhro als diejenige Zickzack-Anordnung eines a-substituienen Aldols R'-CH(OH~CHR'--COR', in der sich OH und R' auf verschiede- nen Seiten bzw. auf der gleichen Seite befinden. K. Mislow: Introduction ro Srereochemisfry. W. A. Benjamin, New York 1965; Einfifirung in die Stereochemie. Verlag Chemie. Weinheim 1967; E. L. Eliel: Srereochemisrry 01 Carbon Compounds, McGraw-Hill. New York 1962; Sfereochemie der Kofilensro/fuerbindungen. Verlag Chemie. Weinheim 1966; W. BBhr, H. Theobald: Organische Srereochemie. Sprin- ger-Verlag, Berlin 1973: H. B. Kagan: Lo srereochimie organique. Presses Universitaires de France, Paris 1975; Organische Sfereochemie. Thieme, Stuttgan 1977.

1211 A. Streitwieser Jr., C. H. Heathcock: Inrroducfion ro Organic Chemistry. Macmillan, New York 1976, S. 669; Organiscfie Chemie. Verlag Chemie, Weinheim 1980, S. 795.

[22] Y. Yamamoto. K. Maruyama. Terrahedron Lerr. 22 (1981) 2895. (231 Die Konfiguration eines Molekiils, das dutch Verkniipfung zweier zwei-

dimensional-chiraler Zentren entsteht oder als so entstanden betrachtet werden kann, sol1 nach neueren Vorschlagen 124, 251 als fhreo (oder ho- mofacial) und eryrfiro (oder heterofacial) spezifizien werden, wenn sich Re.Re/Si.Si- bzw. Re.SdSi.Re-Halbraume in der berrachteten Bindung gegenuberstehen. Falls sich die erstere Konvention [24] durchsetzen wurde. gLbe es zwei verschiedene Gebrauchsweisen von fhreo und eryffiro. die alte und die neue. eine Situation, welche die Verbreitung friiherer Neudefinitionen 1261 dieser konfigurationsbezeichnenden Pri- fixe verhindert hat. Die Begriffe homo- und heterofacial [25] wurden an- dererseits in Analogie zu supra- und antarafacial bei den Woodward- Hofhann-Regeln gewahlt; wiihrend aber supra- und antarafacial unab- hangig von den Sequenzregeln des CIP-Systems und damit unabhingig vom Substitutionsmuster und der Konfiguration von Doppelbindungs- systemen sind, gilt das nicht fur homo- und heterofacial: es wird also eine ..ErkennungsqualitHt" versprochen, die nicht vorhanden ist.

1241 R. Noyori, I . Nishida. J. Sakata. J. Am. Cfiem. SOC. 103 (1981) 2106. (251 W. Kreiser. Nochr. Cfiem. Tech. Lab. 29 (1981) 555. [26] M. Gielen. J. Cfiem. Educ. 54 (1977) 673. [27] Vgl. dazu V. Prelog. ACS Symp. Ser. I2 (1975) 179 und die dort zitierte

Literatur. I281 a) R. S. Cahn, C. K. Ingold, V. Prelog, Angew. Chem. 78 (1966) 413: An-

gew. Cfiem. Inr. Ed. Engl. 5 (1966) 385: b) V. Prelog, G. Helmchen, ibid. 94 (1982) 614 bzw. 21 (1982) 567.

1291 D. Arigoni, E. L. Eliel. Top. Sfereocfiem. 4 (1969) 127; V. Prelog, G. Helmchen, Helu. Cfiim. Acra 55 (1972) 258 I ,

[30] 1. Ugi schlug vor einiger Zeit [Z. Narurforsch. B 20 (1965) 4051 vor, (R.R) -(plus x plus) sowie (S.S) -(minus x minus) die relative Konfigu- rationp (positiv) und (R.S)- (plus x minus) sowie (S.R)-(minus x plus) die relative Konfiguration n (negativ) zu nennen. Wir ziehen die Abkiir- zungen I und u vor, da P und p zur Spezifikation von axialen. planaren und helicalen Chiralitatselementen vorbehalten bleiben sollte [28].

[3l] Man unterscheidet die von K. R. Hanson [J . Am. Cfiem. SOC. 88 (1966) 273 I] zur Spezifikation der Seiten planar-trigonaler Chiralitatszentren eingefiihrten Deskriptoren re und si. indem man die mit GroObuchsta- ben beginnenden Re und Si zur Spezifikation reflexionsvarianter zweidi- mensional stereogener Zentren benum, re und si dagegen nur fur refle- xionsinvanante stereogene Zentren ~ in Analogie zu R.S bzw. 1,s fur dreidimensional stereogene Zentren (28, 29).

[32] Die Bezeichnungen meso- und (d.0- oder Racemfonn fur Molekiile mit Paaren konstitutionell identischer Chiralitlitselemente haben nicht zu zweideutiger oder willkurlicher Anwendung gefilhn.

[33] R. H. Cornforth, J. W. Cornfonh, V. Prelog, Liebigs Ann. Chem. 634 (1960) 197: S. Winstein, G. Valkanas, C. F. Wilcox Jr., J. Am. Chem. SOC. 94 (1972) 2286: S. Godtfredsen. J. P. Obrecht, D. Arigoni, Chimia 31 (1977) C62: vgl. auch S. E. Godtfredsen. Dissertation ETH-Nr. 6243 (1978).

1341 D. J. Cram, F. A. Abd Elhafez, J. Am. Chem. SOC. 74 (1952) 5828; D. J. Cram, D. R. Wilson, ibid. 85 (1963) 1245: N. Trong Anh, Top. Curr. Chem. 88 (1980) 145.

[35] J. W. Cornfonh, R. H. Cornfonh, K. K. Mathew, J. Cfiem. SOC. 1959, 112.

[36] V. Prelog, Heb. Chim. Acra 36 (1953) 308. 1371 A. I. Meyers, R. K. Smith, C. E. Whitten. J. Org. Chem. 44 (1979)

2250. 1381 R. B. Woodward. R. Hoffmann. Angew. Cfiem. 81 (1969) 797; Angew.

Chem. Inr. Ed. Engl. 8 (1969) 781. 1391 G. Quinken. W:D. Weber, U. Schwanz, H. Stark. H. Baier, G. Darner.

Liebigs Ann. Cfiem. 1981, 2335; vgl. auch die Ubersichten von W. Op- poker, Synthesis 1978. 793: Angew. Cfiem. 89 (1977) 10; Angew. Chem. Inr. Ed. Engl. 16 (1977) 10 und dort zitierte Literatur.

[401 A. Horeau, Tefrahedron Lt-lf. 1961. 5 0 6 ; 1962,965; A. Horeau, H. B. Ka- gan, Terrafiedron 20 (1964) 243 I .

1411 W. v. E. Doering, R. W. Young, J. Am. Chem. SOC. 72 (1950) 631. [421 Y. Izumi, A. Tai: Sfereodifferenfiafing Reacfions. Academic Press, New

1431 Ubersicht: R. Noyori. Pure Appl. Cfiem. 53 (1981) 2315; vgl. auch A. G.

[44] L. Widler, D. Seebach, Helu. Cfiim. Acfa 65 (1982) 1085; D. Seebach. L.

York 1977.

Olivero, B. Weidmann, D. Seebach, Helu. Cfiim. Acfa 64 (1981) 2485.

Widlcr. ibid. 65 (1982). im Druck.

702 Angew. Chem. 94 (1982) 696-702