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Revealing Mechanism and Origin of Reactivity of Au(I)-Catalyzed Functionalized Indenone Formation of Cyclic and Acyclic Acetals of Alkynylaldehydes
ChemRxiv Pub Date : 2020-07-31 , DOI: 10.26434/chemrxiv.12745529.v1
Aqeel A. Hussein 1 , Hafiz S. Ali
Affiliation  

Density functional theory exploited with the (SMD)-B3LYP-D3/def2-TZVP//B3LYP/6-31G(d),LANL2DZ level of theory is presented to offer mechanistic insights and explications of experimentally intriguing observations in the Au(I)-catalyzed cyclization of cyclic and acyclic acetals of alkynylaldehydes that lead to indenone formation. The reactivity of catalytic cycles with and without methoxy migration is computationally defined when alkyne terminus is phenylated in addition to the unreactive cycle when alkyne terminus is not phenylated. The reaction mechanism of indenone formation proceeds first with coordination of Au(I) to alkyne to initiate the reaction with 1,5-H shift as a rate-determining step and the fastest 1,5-H shift is achieved when one phenyl ring carries electron-donating group and the other one is substituted with electron-withdrawing group. The absence of tethered acetal unit considerably outpaces any 1,5-H shift and instead activates 1,5-methoxy migration, giving methoxy-migrated indenone, with the step of 1,2-OMe shift is a rate-limiting step during reaction pathway. Following 1,5-H shift the cyclization and 1,2-H shift are kinetically and thermodynamically feasible, which are followed by elimination to persist the iterative cycle, but the reactivity of both steps is highly affected by the existence of phenyl group on alkyne terminus. The unreactivity of alkyne terminus being not beared a phenyl ring is due to that the cyclization is thermodynamically disfavorable, subsequently deactivating the 1,2-H shift kinetically and thermodynamically.



中文翻译:

炔醛的环状和非环状缩醛Au(I)催化的功能化茚酮形成反应的揭示机理和反应起源

利用(SMD)-B3LYP-D3 / def2-TZVP // B3LYP / 6-31G(d)开发的密度泛函理论,提出了LANL2DZ的理论水平,以提供机理上的见解和对Au(I)中实验性有趣观察的解释-炔醛的环状和非环状缩醛的催化环化,导致茚满酮的形成。除了炔烃末端未被苯基化时的非反应性循环之外,当炔烃末端被苯基化时,通过计算定义了具有和不具有甲氧基迁移的催化循环的反应性。茚满酮形成的反应机理首先是通过Au(I)与炔烃的配位反应进行的,以1,5-H位移作为速率确定步骤和最快的1,当一个苯环带有一个给电子基团而另一个被吸电子基团取代时,可以实现5-H转移。没有束缚的乙缩醛单元的存在大大超过了任何1,5-H的转移,而是激活了1,5-甲氧基的迁移,产生了甲氧基迁移的茚满酮,而1,2-OMe的转移是反应过程中的限速步骤。在1,5-H移位之后,环化和1,2-H移位在动力学和热力学上都是可行的,随后进行消除以保持迭代循环,但是炔烃上苯基的存在对两个步骤的反应性都有很大影响总站。炔烃末端不具有苯环的不反应性是由于该环化在热力学上是不利的,随后在动力学和热力学上使1,2-H位移失活。没有束缚的乙缩醛单元的存在大大超过了任何1,5-H的转移,而是激活了1,5-甲氧基的迁移,产生了甲氧基迁移的茚满酮,而1,2-OMe的转移是反应过程中的限速步骤。在1,5-H移位后,环化和1,2-H移位在动力学和热力学上都是可行的,随后进行消除以保持迭代循环,但是两个步骤的反应性都受到炔烃上苯基的存在的高度影响总站。炔烃末端不具有苯环的不反应性是由于该环化在热力学上是不利的,随后在动力学和热力学上使1,2-H位移失活。没有束缚的乙缩醛单元的存在大大超过了任何1,5-H的转移,而是激活了1,5-甲氧基的迁移,产生了甲氧基迁移的茚满酮,而1,2-OMe的转移是反应过程中的限速步骤。在1,5-H移位后,环化和1,2-H移位在动力学和热力学上都是可行的,随后进行消除以保持迭代循环,但是两个步骤的反应性都受到炔烃上苯基的存在的高度影响总站。炔烃末端不具有苯环的不反应性是由于环化在热力学上是不利的,随后在动力学和热力学上使1,2-H位移失活。生成甲氧基迁移的茚满酮,反应过程中1,2-OMe的转变是一个限速步骤。在1,5-H移位后,环化和1,2-H移位在动力学和热力学上都是可行的,随后进行消除以保持迭代循环,但是两个步骤的反应性都受到炔烃上苯基的存在的高度影响总站。炔烃末端不具有苯环的不反应性是由于该环化在热力学上是不利的,随后在动力学和热力学上使1,2-H位移失活。生成甲氧基迁移的茚满酮,反应过程中1,2-OMe的转变是一个限速步骤。在1,5-H移位后,环化和1,2-H移位在动力学和热力学上都是可行的,随后进行消除以保持迭代循环,但是两个步骤的反应性都受到炔烃上苯基的存在的高度影响总站。炔烃末端不具有苯环的不反应性是由于该环化在热力学上是不利的,随后在动力学和热力学上使1,2-H位移失活。但是两个步骤的反应性都受到炔烃末端上苯基的影响。炔烃末端不具有苯环的不反应性是由于该环化在热力学上是不利的,随后在动力学和热力学上使1,2-H位移失活。但是两个步骤的反应性都受到炔烃末端上苯基的影响。炔烃末端不具有苯环的不反应性是由于该环化在热力学上是不利的,随后在动力学和热力学上使1,2-H位移失活。

更新日期:2020-07-31
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