Synthesis of 5,6- and 6,6-Spirocyclic
Compounds
Margaret A. Brimble and Louise A. Stubbing
Contents
1 Introduction . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 190
1.1 Stereochemistry of Spiroacetals and the Anomeric Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
1.2 Methods for the Construction of 5,6- and 6,6-Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
2 Recent Advances and Application in the Synthesis of
5,6- and 6,6-Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
2.1
Dehydrative Spirocyclization of a Dihydroxyketone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
2.2
Metal-Catalyzed Addition/Elimination of Allylic Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
2.3
Acid-Catalyzed Spirocyclization of a Hemiacetal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 205
2.4
Spirocyclization of an Endocyclic Enol Ether . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
2.5
Spirocyclization of an Exocyclic Enol Ether . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
2.6
Transition Metal-Catalyzed Hydroalkoxylation of Internal Alkynes . . . . . . . . . . . . . . 215
2.7
Electrophilic Cyclization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
2.8
Oxa-Michael Cyclization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
2.9
Double Intramolecular Hetero-Michael Addition (DIHMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
2.10 Ring Opening of Epoxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
2.11 Cycloaddition Approaches Toward Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
2.12 Furan Oxidation Strategies Toward Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
2.13 Intramolecular Hydrogen Abstraction (IHA) for the Synthesis of Spiroacetals . . . 247
2.14 Reductive Cyclization Methods for the Synthesis of Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . 252
2.15 Ring-Closing Metathesis (RCM) for the Synthesis of Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . 253
2.16 Wacker-Type Cyclization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
2.17 Cyclopropane Ring-Opening Approaches Toward Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
2.18 Rearrangements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Abstract The selective and efficient synthesis of spiroacetals has attracted attention from the synthetic community, both because of the synthetic challenge of
M.A. Brimble (*) • L.A. Stubbing
School of Chemical Sciences, The University of Auckland, 23 Symonds St, Auckland Central
1010, New Zealand
e-mail: m.brimble@auckland.ac.nz
J. Cossy (ed.), Synthesis of Saturated Oxygenated Heterocycles I, Topics in
Heterocyclic Chemistry 35, DOI 10.1007/978-3-642-41473-2_5,
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014
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Compounds
Margaret A. Brimble and Louise A. Stubbing
Contents
1 Introduction . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 190
1.1 Stereochemistry of Spiroacetals and the Anomeric Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
1.2 Methods for the Construction of 5,6- and 6,6-Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
2 Recent Advances and Application in the Synthesis of
5,6- and 6,6-Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
2.1
Dehydrative Spirocyclization of a Dihydroxyketone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
2.2
Metal-Catalyzed Addition/Elimination of Allylic Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
2.3
Acid-Catalyzed Spirocyclization of a Hemiacetal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 205
2.4
Spirocyclization of an Endocyclic Enol Ether . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
2.5
Spirocyclization of an Exocyclic Enol Ether . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
2.6
Transition Metal-Catalyzed Hydroalkoxylation of Internal Alkynes . . . . . . . . . . . . . . 215
2.7
Electrophilic Cyclization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
2.8
Oxa-Michael Cyclization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
2.9
Double Intramolecular Hetero-Michael Addition (DIHMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
2.10 Ring Opening of Epoxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
2.11 Cycloaddition Approaches Toward Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
2.12 Furan Oxidation Strategies Toward Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
2.13 Intramolecular Hydrogen Abstraction (IHA) for the Synthesis of Spiroacetals . . . 247
2.14 Reductive Cyclization Methods for the Synthesis of Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . 252
2.15 Ring-Closing Metathesis (RCM) for the Synthesis of Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . 253
2.16 Wacker-Type Cyclization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
2.17 Cyclopropane Ring-Opening Approaches Toward Spiroacetals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
2.18 Rearrangements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Abstract The selective and efficient synthesis of spiroacetals has attracted attention from the synthetic community, both because of the synthetic challenge of
M.A. Brimble (*) • L.A. Stubbing
School of Chemical Sciences, The University of Auckland, 23 Symonds St, Auckland Central
1010, New Zealand
e-mail: m.brimble@auckland.ac.nz
J. Cossy (ed.), Synthesis of Saturated Oxygenated Heterocycles I, Topics in
Heterocyclic Chemistry 35, DOI 10.1007/978-3-642-41473-2_5,
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014
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