Mechanism of the Ti(III)-Catalyzed Acyloin-Type Umpolung: A Catalyst-Controlled Radical Reaction.
The titanium(III)-catalyzed cross-coupling between ketones and nitriles provides an efficient stereoselective synthesis of α-hydroxyketones. A detailed mechanistic investigation of this reaction is presented, which involves a combination of several methods such as EPR, ESI-MS, X-ray, in situ IR kinetics, and DFT calculations. Our findings reveal that C-C bond formation is turnover-limiting and occurs by a catalyst-controlled radical combination involving two titanium(III) species. The resting state is identified as a cationic titanocene-nitrile complex and the beneficial effect of added Et3N·HCl on yield and enantioselectivity is elucidated: chloride coordination initiates the radical coupling. The results are fundamental for the understanding of titanium(III)-catalysis and of relevance for other metal-catalyzed radical reactions. Our conclusions might apply to a number of reductive coupling reactions for which conventional mechanisms were proposed before.
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Jan
J
Streuff
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Markus
M
Feurer
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Georg
G
Frey
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Alberto
A
Steffani
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Sylwia
S
Kacprzak
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Jens
J
Weweler
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Leonardus H
LH
Leijendekker
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Daniel
D
Kratzert
Institut für Organische Chemie, ‡Institut für Physikalische Chemie, and §Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg , Albertstr. 21, 79104 Freiburg, Germany.
Dietmar A
DA
Plattner