Conia-En-Reaktion

Die Conia-En-Reaktion ist eine intramolekulare, thermische oder Lewis-Säure-katalysierte Reaktion einer ungesättigten Carbonylverbindung, welche zu cyclisierten Produkten führt.

Mechanismus

Die Reaktion setzt sich aus einer Enolisierung und einer konzertierten [1,5]-Wasserstoff-Umlagerung zusammen:

Somit entspricht die Conia-En-Reaktion einer intramolekularen Variante der ansonsten generell intermolekularen En-Reaktion.

Reaktionen, die Cyclopentan- und Cyclohexan-Derivate produzieren, laufen normalerweise in guten Ausbeuten bei 350°C ab, wohingegen die Synthese von mittelgrossen Ringen höhere Temperaturen benötigt und zugleich zu einer schlechteren Ausbeute führt.

Jeder Schritt der Conia-En-Reaktion ist reversibel, was z.B. an retro-Conia-En-Reaktionen von Cyclobutanen ersichtlich ist, welche offene Isomeren als Hauptprodukt ergeben.

Die Stereochemie der Cyclisierung wird von der räumlichen Anordnung der zwei Reaktionszentren beeinflusst, die sowohl von der Konfiguration des Enols als auch der sterischen Umgebung der gesamten Kette abhängt.

In Fällen, in denen das cyclische Produkt selbst noch enolisierbar ist, führt Enolisierung oftmals zu einer Veränderung der Produkt-Zusammensetzung, was die Beurteilung erschwert.

Die Bandbreite an Edukten umfasst Keton-Vorstufen wie Acetale und Enolether, die unter hohen Temperaturen zu Ketonen regeneriert werden. Aber auch ungesättigte β-Ketoester and β-Diketone sind geeignete Startverbindungen. Der grössere Enol-Charakter erlaubt hier Umsetzungen bei niedrigeren Reaktionstemperaturen.

Beim Einsatz acetylenischer Edukte kann oftmals eine Umlagerung der Doppelbindung unter Bevorzugung eines höheren Substituierungsgrades beobachtet werden. Keine Umlagerung findet statt, wenn eine terminale Methylgruppe die exo-Doppelbindung stabilisiert oder die Reaktion bei tieferen Temperaturen durchgeführt wird, wie aus dem Beispiel mit dem β-Diketon ersichtlich ist.

Eine Übersicht thermischer Conia-En-Reaktionen und eine detaillierte mechanistische Diskussion findet man in einem Review von Conia und Le Perchec (Synthesis 1975, 1. DOI)

Wie auch immer, die hohen Temperaturen limitieren das Einsatzgebiet der Conia-En-Reaktionen beträchtlich. Katalytische Versionen, die bei Raumtemperatur unter neutralen Bedingungen durchgeführt werden können, würden die synthetische Nützlichkeit drastisch erhöhen. Im Jahr 2004 hat Toste eine Phosphin-Gold(I)-katalysierte Methode für die intramolekulare Addition eines β-Ketoesters an eine unaktivierte Dreifachbindung beschrieben. Für diese Reaktion wurden zwei mechanistische Hypothesen aufgestellt:

J. J. Kennedy-Smith, S. T. Staben, F. D. Toste, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 4526-4527.

Mittels Deuterium-Markierung wurde Mechanismus A unterstützt, der eine Addition eines Enols mit einem Au-Alkin-Komplex vorschlägt.

Einige aktuelle Entwicklungen katalysierter Reaktionen können auch in der Literatur-Sektion gefunden werden.