Mechanism of an Organocatalytic Cope Rearrangement Involving Iminium Intermediates: Elucidating the Role of Catalyst Ring Size

亚胺离子 化学 催化作用 单独一对 酰肼 戒指(化学) 过渡状态 计算化学 有机催化 反应机理 联想代换 重排 周环反应 协同反应 光化学 立体化学 对映选择合成 有机化学 分子
作者
Jacob N. Sanders,HyunJune Jun,Roland A. Yu,James L. Gleason,K. N. Houk
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:142 (39): 16877-16886 被引量:15
标识
DOI:10.1021/jacs.0c08427
摘要

The mechanism of the organocatalytic Cope rearrangement is elucidated through a combined computational and experimental approach. As reported previously, hydrazides catalyze the Cope rearrangement of 1,5-hexadiene-2-carboxaldehydes via iminium ion formation, and seven- and eight-membered ring catalysts are more active than smaller ring sizes. In the present work, quantum mechanical computations and kinetic isotope effect experiments demonstrate that the Cope rearrangement step, rather than iminium formation, is rate-limiting. The computations further explain how the hydrazide catalyst lowers the free-energy barrier of the Cope rearrangement via an associative transition state that is stabilized by enehydrazine character. The computations also explain the catalyst ring size effect, as larger hydrazide rings are able to accommodate optimal transition-state geometries that minimize the unfavorable lone-pair repulsion between neighboring nitrogen atoms and maximize the favorable hyperconjugative donation from each nitrogen atom into neighboring electron-poor sigma bonds, with the seven-membered catalyst achieving a nearly ideal transition-state geometry that is comparable to that of an unconstrained acyclic catalyst. Experimental kinetics studies support the computations, showing that the seven-membered and acyclic hydrazide catalysts react 10 times faster than the six-membered catalyst. Unraveling the mechanism of this reaction is an important step in understanding other reactions catalyzed by hydrazides, and explaining the ring size effect is critical because cyclic catalysts provide a constrained scaffold, enabling the development of asymmetric variants of these reactions.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
怡然的幻灵完成签到,获得积分10
刚刚
cdercder应助夕荀采纳,获得10
1秒前
1秒前
陈冠希完成签到,获得积分20
1秒前
辛勤又蓝发布了新的文献求助10
1秒前
Arina驳回了Ava应助
1秒前
wsq完成签到 ,获得积分10
1秒前
精明诗霜发布了新的文献求助10
1秒前
梅川库子发布了新的文献求助10
1秒前
小巧的砖头完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
淡定的半梦完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
斯文败类应助xuyujia采纳,获得10
2秒前
大强发布了新的文献求助10
2秒前
zz发布了新的文献求助10
2秒前
祈尔繁芜胜长春完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
甜甜青旋完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
Mr_龙在天涯完成签到,获得积分10
3秒前
伊尔发布了新的文献求助10
3秒前
Hello应助何冰凌采纳,获得10
3秒前
zhanhong完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
易晨初晓完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
Lucas应助彳亍采纳,获得20
5秒前
小二郎应助st采纳,获得10
5秒前
ding应助Why采纳,获得10
5秒前
木子发布了新的文献求助10
5秒前
高贵振家发布了新的文献求助10
5秒前
lucas发布了新的文献求助10
6秒前
小王发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
万能图书馆应助大力迎丝采纳,获得10
6秒前
科研通AI6.2应助2025210182采纳,获得30
6秒前
111完成签到,获得积分10
7秒前
小城完成签到 ,获得积分10
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders: Interdisciplinary Perspectives 750
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7733223
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9283978
关于积分的说明 20162036
捐赠科研通 7311162
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3304284
关于科研通互助平台的介绍 2457078
邀请新用户注册赠送积分活动 2313527