Oxazoline directed lithiation of Calix[4]arene and Ferrocene
Date
2011-12
Authors
Herbert, Simon Anthony
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The use of chiral oxazoline directed lithiation provides a highly diastereoselective (up to >99%
de) route to meta functionalised inherently chiral calixarenes. This methodology can be used on
both the butylated and debutylated calixarene systems and is tolerant of a wide range of different
electrophillic quenches allowing access to a structurally diverse range of inherently chiral metafunctionalised
calixarenes. The oxazoline directing group can be removed via hydrolysis,
generating a range of functionalised calixarene carboxylic acids in high ee. We also demonstrate
that the use of derivative alkyllithiums such as cyclopentyl lithium can provide significantly
enhanced diastereoselectivity over the conventional organolithiums such as sec-butyl lithium,
when employed in ortholithiation reactions of this nature. The differences in diastereoselectivity
associated with the different alkyllithiums can be tied, in certain cases, to the steric bulkiness
associated with the individual reagents. In this regard we have found that the use of the so called
Tolman angle or cone angle approach allows quantification of the relative steric bulk of the
alkyllithium. We also detail that the oxazoline directing group provides a hitherto unknown
ability to be diastereoselectively tuned through the choice of the ligand system in the
ortholithiation reaction. In this regard the development of a series of diglyme based ligands have
proved to provide a highly diastereoselective means of inverting the chirality from that which the
use of the conventional TMEDA ligand is able to generate (up to –92% de). The use of diglyme
ligands to invert the sense of chirality is also shown to occur on the ferrocenyloxazoline system
and presents an apparently general and hitherto unknown facet of asymmetric oxazoline directed
ortholithiation. This diglyme induced inversion has been shown to be controlled through a
secondary nitrogen coordinated mechanism that is able to operate with chiral oxazolines.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die gebruik van chirale oksasoliengerigte litiëring verskaf ’n hoogs diastereoselektiewe (tot en met >99% do) roete om metagefunksionaliseerde, inherente chirale calixareen produkte te sintetiseer. Deur gebruik te maak van verskillende elektrofiele kan die metodologie toegepas word op beide gebutileerde en de-gebutileerde calixareen sisteme om ’n reeks uiteenlopende inherente chirale, meta-gefunksionaliseerde calixareen produkte te vorm. Die oksasolien groep kan daarna verwyder word deur hidroliese om ’n reeks gefunksionaliseerde calixareenkarboksielsure te vorm in baie hoë eo. Ons het ook gedemonstreer dat die gebruik van afgeleide alkiel-litiums, soos siklopentiel-litium, kan bydrae tot aansienlik verhoogde diastereoselektiwiteit as dit vergelyk word met meer algemene organolitiums soos sekbutiellitium, tydens ortolitiëring reaksies van hierdie natuur. Die verskille in diastereoselektiwiteit kan verbind word, in sekere gevalle, tot die steriese bonkigheid van die individuele reagense. Deur gebruik te maak van die sogenaamde Tolmanhoeke of die koniesehoek benadering is dit moontlik om die relatiewe steriese bonkighied van alkiellitiums te kwantifiseer. Daar was ook bepaal dat die oksasoliengroep die ongekende vermoë besit om die diastereoselektiwiteit van die produk te stem deur die keuse van verskillende ligand sisteme tydens die ortolitiëring reaksie. Daar was bepaal dat die chiralitiet van die produkte omgekeer kan word op ’n hoogs diastereoselektiewe manier, deur gebruik te maak van ’n reeks ontwikkelde diglymegebaseerde ligande, indien dit vergelyk word met die produkte wat deur die konvensionele TMEDA gegenereer was (tot en met –92% do). Die gebruik van diglyme ligande was ook getoets op ferroseenoksasolien sisteme en dit was bevind dat dieselfde omkering in chiraliteit ook plaasvind wat aanleiding kan gee tot 'n oënskynlik algemene en tot nou toe onbekende faset van asimmetriese oksasoliengerigte orto-litiëring. Dit is bepaal dat hierdie diglyme geïnduseerde omkering in chiraliteit beheer word deur middel van 'n sekondêre stikstofgekoördineerde meganisme, wat in staat is om saam te werk met chirale oksasoliene.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die gebruik van chirale oksasoliengerigte litiëring verskaf ’n hoogs diastereoselektiewe (tot en met >99% do) roete om metagefunksionaliseerde, inherente chirale calixareen produkte te sintetiseer. Deur gebruik te maak van verskillende elektrofiele kan die metodologie toegepas word op beide gebutileerde en de-gebutileerde calixareen sisteme om ’n reeks uiteenlopende inherente chirale, meta-gefunksionaliseerde calixareen produkte te vorm. Die oksasolien groep kan daarna verwyder word deur hidroliese om ’n reeks gefunksionaliseerde calixareenkarboksielsure te vorm in baie hoë eo. Ons het ook gedemonstreer dat die gebruik van afgeleide alkiel-litiums, soos siklopentiel-litium, kan bydrae tot aansienlik verhoogde diastereoselektiwiteit as dit vergelyk word met meer algemene organolitiums soos sekbutiellitium, tydens ortolitiëring reaksies van hierdie natuur. Die verskille in diastereoselektiwiteit kan verbind word, in sekere gevalle, tot die steriese bonkigheid van die individuele reagense. Deur gebruik te maak van die sogenaamde Tolmanhoeke of die koniesehoek benadering is dit moontlik om die relatiewe steriese bonkighied van alkiellitiums te kwantifiseer. Daar was ook bepaal dat die oksasoliengroep die ongekende vermoë besit om die diastereoselektiwiteit van die produk te stem deur die keuse van verskillende ligand sisteme tydens die ortolitiëring reaksie. Daar was bepaal dat die chiralitiet van die produkte omgekeer kan word op ’n hoogs diastereoselektiewe manier, deur gebruik te maak van ’n reeks ontwikkelde diglymegebaseerde ligande, indien dit vergelyk word met die produkte wat deur die konvensionele TMEDA gegenereer was (tot en met –92% do). Die gebruik van diglyme ligande was ook getoets op ferroseenoksasolien sisteme en dit was bevind dat dieselfde omkering in chiraliteit ook plaasvind wat aanleiding kan gee tot 'n oënskynlik algemene en tot nou toe onbekende faset van asimmetriese oksasoliengerigte orto-litiëring. Dit is bepaal dat hierdie diglyme geïnduseerde omkering in chiraliteit beheer word deur middel van 'n sekondêre stikstofgekoördineerde meganisme, wat in staat is om saam te werk met chirale oksasoliene.
Description
Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2011.
Keywords
Chirality, Calixarenes, Ferrocene, Oxazoline, Ortholithiation, Ligand tuneable diastereoselectivity, Dissertations -- Chemistry, Theses -- Chemistry