Nobelpreis Chemie 2010

Nobelpreis Chemie 2010
Wer? Warum? Wer nicht?
Gliederung
1. Einführung
2. Vorstellung der Preisträger und ihrer Reaktionen
3. Weitere Kupplungsreaktionen
4. Generelles zur Nobelpreisvergabe und Diskussion
Nobelpreise für C-C Knüpfungen
Grignard Reaktion (1912)
Victor Grignard
Diels-Alder Reaktion (1950)
Otto Diels und Kurt Alder
Organische Bor und Phosphor Chemie (1979)
Herbert Brown und Georg Wittig
Olefinmetathese (2005)
Yves Chauvin, Robert Grubbs und Richard Schrock
Palladium katalysierte Kreuzkupplungen (2010)
Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki
Gliederung
1. Einführung
2. Vorstellung der Preisträger und ihrer Reaktionen
3. Weitere Kupplungsreaktionen
4. Generelles zur Nobelpreisvergabe und Diskussion
1. Kupplungsreaktionen
R X
+
R´ M
Pd0
R R´
R = sp2 Komponente
X = I, Br, Cl oder OTf
M und R´ sind von der Reaktion abhängig
[1] http://static.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/Sciback_2010.pdf
1. Pd-Katalysatoren
Herkömmlich benutzte Katalysatoren
Pd0
•Pd(PPh3)4
PdII
•[Pd(PPh3)2Cl2]
P
•[Pd(dppe)Cl2]
dppe
R
N
P
1,2-bis(diphenylphosphino)ethane
•[Pd(dppp)Cl2]
• Auch N-heterocyclische Carbene
möglich (NHC-Vortrag)
[2] R. Chinchilla, C. Nájera, Chem. Rev. 2007,107 (3), 874
P
P
dppp
1,3-bis(diphenylphosphino)propane
N
R
N HC
1. Pd
0
Umweg über Pd(II)-Komplexe als Präkatalysator
Gründe:
• Pd(0)-Komplexe sind luft- und temperaturempfindlich
→ Schutzgas
Die Katalysator Aktivierung erfolgt oft durch Homokupplung
+II
L2PdCl2 + 2 R-M
Transmetallierung
+II R
L2 Pd
R
+
2 MCl
Red.
Eliminierung
0
R-R + L2 Pd
[2] R. Chinchilla, C. Nájera, Chem. Rev. 2007,107 (3), 874-922
1. Genereller Reaktionszyklus
1.Oxidative Addition
0
LnPd
R R`
R X
1
3
+II R
Ln Pd
R´
+II R
Ln Pd
X
● RX wird an den Pd(0) Komlpex
gebunden
● Pd(0) -> Pd(II)
2
M X
R´ M
[1] http://static.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/Sciback_2010.pdf
1. Genereller Reaktionszyklus
1.Oxidative Addition
0
LnPd
R R`
R X
1
3
+II R
Ln Pd
R´
2.Transmetallierung
+II R
Ln Pd
X
● Ligandenaustausch; Wanderung des
organisches Rests vom Metall (M)
zum Pd
2
M X
R´ M
● Dissoziation Abgangsgruppe (-X)
[1] http://static.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/Sciback_2010.pdf
1. Genereller Reaktionszyklus
1.Oxidative Addition
0
LnPd
R R`
R X
1
3
+II R
Ln Pd
R´
2.Transmetallierung
+II R
Ln Pd
X
3.Reduktive Eliminierung
2
M X
R´ M
● Bindungsbildung zwischen zwei
Liganden im Komplex (Kupplung)
● Dekomplexierung
● Pd(II) -> Pd(0)
[1] http://static.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/Sciback_2010.pdf
1. Die R-X Komponente
Reaktivitäten der sp²-Komponente
→ I > OTf > Br >> Cl
→ Vinyl > Aryl
Elektronenarme Aromaten aktiver als Elektronenreiche
(Pd(0) Komplex ist selbst elektronenreich, also ein Nukleophil)
1. Das Metall M
●
Pd als Katalysator
5
6
B
C
14
13
Al
●
u.a. B, Cu, Zn, Sn 28
als Metallkomponente
29
Ni
46
Pd
30
Cu
47
Ag
Zn
48
Cd
Si
31
32
49
50
Ga
In
Ge
Sn
1. Überblick
SUZUKI
R
OR´
R B
OR´
R
STILLE
RSnR´ 3
R
RZnX
NEGISHI
X
R
KUMADA
RMgX
+
Pd0
R
X=I, Br, Cl, OTf
HECK
R
R
SONOGASHIRA
RC
CH
R
BUCHWALD-HARTWIG
HN
R
R
N
R
Gliederung
1. Einführung
2. Vorstellung der Preisträger und ihrer
Reaktionen
3. Weitere Kupplungsreaktionen
4. Generelles zur Nobelpreisvergabe und Diskussion
Nobelpreis Chemie 2010
2. Akira Suzuki
- geboren am 1930 in Mukawa (Japan)
- 1959 Promotion an der Hokkaido-Universität
in Sapporo
- 1963 Postdoktorand in Herbert Browns Arbeitskreis an der
Purdue University und Forschung an Organoborverbindungen
- 1973 Professor in der Abteilung Angewandte Chemie der
Hokkaido-Universität
- 1979 Publikation zur Suzuki-Kupplung
- 1995 Professor an der Kurashiki-Universität
2. Suzuki Kupplung (1979)
O
O
H
O
B
O
R
H
[4]
Cl
PdCl2 (PPh3 )2
NEt3 / NaOAc
MeOH
Suzuki
R
[3] Brown, H. C.; Gupta, S. K. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1816.
[4] Norio Miyaura, Akira Suzuki Chem. Rev. 1995, 95, 2457
2. Suzuki Kupplung (1979)
O
O
H
O
Cl
B
O
R
H
PdCl2 (PPh3 )2
NEt3 / NaOAc
MeOH
Suzuki
[4]
OH
OH
BH3
O
THF, 0°C
O
B H
R
R
H
Hydroborierung
[3] Brown, H. C.; Gupta, S. K. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1816.
[4] Norio Miyaura, Akira Suzuki Chem. Rev. 1995, 95, 2457
[4]
2. Suzuki Kupplung (1979)
O
O
H
O
Cl
B
O
R
H
PdCl2 (PPh3 )2
NEt3 / NaOAc
MeOH
Suzuki
[4]
OH
OH
BH3
O
THF, 0°C
O
B H
R
R
H
[4]
Hydroborierung
●Stabile und leicht zugängliche Borverbindungen
●Einfache Handhabung (Borverbindungen werden in situ durch Base aktiviert)
●Milde Reaktionsbedingungen
●Notwendigkeit der Base kann Funktionallität einschränken
●Verwendung von freier Boronsäuren oder 9-BBN möglich
[3] Brown, H. C.; Gupta, S. K. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1816.
[4] Norio Miyaura, Akira Suzuki Chem. Rev. 1995, 95, 2457
2. Suzuki Kupplung (1979)
RO2 C
NHCO2t-Bu
B(OH)2
OMe
1.1 equiv
TfO
OMe
ROOC
t-BuO 2CHN
(1 equiv)
Pd(PPh3) 4 (4 mol%)
K2 CO3 (1.4 equiv)
Dioxan
reflux (101°C) 45 min
OMe
OMe
90%
H
OH
O
HN
CO2H
O
OMe
H
OH
O
OH
(+)- Dynemicin A
Krebsmedikament
[5] A. G. Myers, N. J. Tom, M. E. Fraley, S. B. Cohen, and D. J. Madar, J. Am. Chem. Soc. 1997,119, 6072.
2. Ei-ichi Negishi
-geboren 1935 in Shinkyo (Japan),
(heute: Volksrepublik China)
-1958 Bachelor an der Universität Tokio
-1963 Promotion an der University of Pennsylvania
-1968 Postdoc bei Herbert Brown (Perdue University)
-1977 Publikation der Negishi-Kupplung
-1979 Professor an der Purdue University
2. Negishi Kupplung (1977)
I
NO2
0.66 equiv.
Ph ZnCl
Pd(PPh3) 2Cl2 (3 mol%)
[6]
AlH(i-Bu)2(6 mol%)
1h, rt
NO2
90% (GC)
[6] Eiichi Negishi, Anthony O. King, Nobuhisa Okukado, J. Org. Chem., 1977, 42 (10),1821
2. Negishi Kupplung (1977)
I
NO2
0.66 equiv.
Ph ZnCl
Pd(PPh3) 2Cl2 (3 mol%)
[6]
AlH(i-Bu)2(6 mol%)
1h, rt
NO2
90% (GC)
● Milde Reaktionsbedingungen
[6] Eiichi Negishi, Anthony O. King, Nobuhisa Okukado, J. Org. Chem., 1977, 42 (10),1821
2. Negishi Kupplung (1977)
I
NO2
0.66 equiv.
Ph ZnCl
Pd(PPh3) 2Cl2 (3 mol%)
[6]
AlH(i-Bu)2(6 mol%)
1h, rt
Ph Br
Li
Et2O
Ph Li
NO2
90% (GC)
ZnCl2 (sol. THF)
1h
[6]
● Milde Reaktionsbedingungen
Problem:
● Herstellung der Aryl/Vinyl-Zinkhalogenide oft durch BuLi / Li Überschuss
● Isolation der Organozinkhalogenide umständlich (Luft/ Wasserempfindlich).
● Darstellung von Alkylzinkhalogeniden einfacher
R X + 0.5 Zn
[6] Eiichi Negishi, Anthony O. King, Nobuhisa Okukado, J. Org. Chem., 1977, 42 (10),1821
R ZnX
2. Negishi Eintopf Kupplung (2008)
CN
CO2 Et
I
Zn (3 equiv.)
LiCl (3 equiv.)
THF
50°C, 3h
CO2 Et
Br
CN
(0.8 equiv.)
ZnI LiCl
Pd(PPh3 )4 (0.5 mol%)
THF
25°C, 15h
EtO2 C
(79%)
[7] S. Sase, M. Jaric, A. Metzger, V. Malakhov, P. Knochel, J. Org. Chem., 2008, 73, 7380
2. Negishi Eintopf Kupplung (2008)
CN
CO2 Et
I
Zn (3 equiv.)
LiCl (3 equiv.)
THF
50°C, 3h
CO2 Et
Br
CN
(0.8 equiv.)
ZnI LiCl
Pd(PPh3 )4 (0.5 mol%)
THF
25°C, 15h
EtO2 C
(79%)
● Organozinkhalogenid muss nicht isoliert werden
● Funktionalität bleibt erhalten
● Zinkpulver und Lithiumchlorid beinflussen Kupplungsreaktion nicht
[7] S. Sase, M. Jaric, A. Metzger, V. Malakhov, P. Knochel, J. Org. Chem., 2008, 73, 7380
2. Negishi Kupplung (1977)
Me
N
H
Me
I
OTBDMS
Me
ZnCl2
N
THF
-78 - 0°C
H
Me
Me
ZnCl
OBn
OTBDMS
Me
Me
I
Pd(PPh3) 4
(13 mol%)
Benzol
OBn
N
H
OTBDMS
Me
Me
Me
OH
N
Bn = Benzyl
TBDMS = t-Butyldimethylsilyl
[8] S. Hirashima, S. Aoyagi, and C. Kibayashi, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9873
H
OH
Me
Pumiliotoxin A
2. Richard F. Heck
- geboren 1931 in Springfield, Massachusetts
- 1952 Bachelor an der University of California,
Los Angeles (UCLA)
- 1954 Promotion an der University of California,
Los Angeles (UCLA)
- 1956 Industrie bei Hercules Powder Co, Delaware
- Professor an der University of Delaware
- 1972 Publikation der Heckreaktion
- 2005 Ruhestand
Ei-ichi Negishi, J. om. Chem., 1999, 576, 16
2. Heck Reaktion (1972)
S
Br
Pd(OAc)2 (1 mol%)
P(o-Tol) 3 (2 mol%)
NEt3
+
N
S
+
100°C
96h
N
HNEt3Br
57%
Br
+
COOMe
Pd(OAc)2 (1 mol%)
PPh3 (2 mol%)
NEt3
100°C
70h
[9] Richard F. Heck, Acc. Chem. Res., 1979, 12 (4), 146
COOMe + HNEt3Br
75%
2. Heck Reaktion (1972)
S
Br
Pd(OAc)2 (1 mol%)
P(o-Tol) 3 (2 mol%)
NEt3
+
N
S
+
100°C
96h
N
HNEt3Br
57%
Br
+
COOMe
Pd(OAc)2 (1 mol%)
PPh3 (2 mol%)
NEt3
100°C
70h
COOMe + HNEt3Br
75%
●Außer Pd kein weiteres Metall
●PR3 als Additiv
→Anderer Reaktionszyklus (abhängig vom Kat.)
[9] Richard F. Heck, Acc. Chem. Res., 1979, 12 (4), 146
2. Heck Reaktion (1972)
Katalysator Aktivierung hier anders, aber Aktive Form Pd(0)
HOAc + Ph3 P O
+ H2 O
PdII (OAc)2 + 2 PPh3
in situ
PPh3
Ph3 P II OAc
Pd
AcO
PPh3
Pd 0
+
Ph3 P OAc
Ph3 P OAc
OAc
+ PPh 3
Ph3 P
Ph3 P
0
Pd OAc
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, 2004
2. Heck Zyklus
Ar
+ NEt3H
R
L
NEt3
Pd
L
7
0
OAc
II X
AcO Pd
Ar
L
R
6
Ar
II
Pd OAc
H
H
R
• Oxidative Addition
L
Ar
H
1.
1
L
II
H Pd OAc
L
ArX
2
L = PPh3
X
L
II
AcO Pd Ar
L
5
Ar
H
H
L
II
Pd OAc
H
R
3
L
4
Ar
II
Pd OAc
R
R
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, 2004
2. Heck Zyklus
Ar
+ NEt3H
R
L
NEt3
Pd
L
7
0
OAc
1
L
II
H Pd OAc
6
Ar
II
Pd OAc
H
H
R
• Oxidative Addition
2.
• Dissoziation von X-
II X
AcO Pd
Ar
L
R
H
1.
L
Ar
L
ArX
2
L = PPh3
X
L
II
AcO Pd Ar
L
5
Ar
H
H
L
II
Pd OAc
H
R
3
L
4
Ar
II
Pd OAc
R
R
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, 2004
2. Heck Zyklus
Ar
+ NEt3H
R
L
NEt3
Pd
L
7
0
OAc
1
L
II
H Pd OAc
L
II X
AcO Pd
Ar
L
Ar
R
6
L
Ar
H
II
Pd OAc
H
H
R
ArX
1.
• Oxidative Addition
2.
• Dissoziation von X-
3.
• Dissoziation von PPh3
• п-Komplexierung
2
L = PPh3
X
L
II
AcO Pd Ar
L
5
Ar
H
H
L
II
Pd OAc
H
R
3
L
4
Ar
II
Pd OAc
R
R
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, 2004
2. Heck Zyklus
Ar
+ NEt3H
R
L
NEt3
Pd
L
7
0
OAc
1
L
II
H Pd OAc
L
II X
AcO Pd
Ar
L
Ar
R
6
L
Ar
H
II
Pd OAc
H
H
R
ArX
1.
• Oxidative Addition
2.
• Dissoziation von X-
3.
• Dissoziation von PPh3
• п-Komplexierung
4.
• Syn - Insertion
2
L = PPh3
X
L
II
AcO Pd Ar
L
5
Ar
H
H
L
II
Pd OAc
H
R
3
L
4
Ar
II
Pd OAc
R
R
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, 2004
2. Heck Zyklus
Ar
+ NEt3H
R
L
NEt3
Pd
L
7
0
OAc
1
L
II
H Pd OAc
L
II X
AcO Pd
Ar
L
Ar
R
6
L
Ar
H
II
Pd OAc
H
H
R
ArX
1.
• Oxidative Addition
2.
• Dissoziation von X-
3.
• Dissoziation von PPh3
• п-Komplexierung
4.
• Syn - Insertion
5.
• Rotation um C-C
Bindung
2
L = PPh3
X
L
II
AcO Pd Ar
L
5
Ar
H
H
L
II
Pd OAc
H
R
3
L
4
Ar
II
Pd OAc
R
R
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, 2004
2. Heck Zyklus
Ar
+ NEt3H
R
L
NEt3
Pd
L
7
0
OAc
1
L
II
H Pd OAc
L
II X
AcO Pd
Ar
L
Ar
R
6
L
Ar
H
II
Pd OAc
H
H
R
ArX
1.
• Oxidative Addition
2.
• Dissoziation von X-
3.
• Dissoziation von PPh3
• п-Komplexierung
4.
• Syn - Insertion
5.
• Rotation um C-C
Bindung
6.
• β-H Eliminierung
• п-Komplexierung
2
L = PPh3
X
L
II
AcO Pd Ar
L
5
Ar
H
H
L
II
Pd OAc
H
R
3
L
4
Ar
II
Pd OAc
R
R
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, 2004
2. Heck Zyklus
Ar
+ NEt3H
R
L
NEt3
Pd
L
7
0
OAc
1
L
II
H Pd OAc
L
II X
AcO Pd
Ar
L
Ar
R
6
L
Ar
H
II
Pd OAc
H
H
R
ArX
Ar
H
H
H
R
• Oxidative Addition
2.
• Dissoziation von X-
3.
• Dissoziation von PPh3
• п-Komplexierung
4.
• Syn - Insertion
5.
• Rotation um C-C
Bindung
6.
• β-H Eliminierung
• п-Komplexierung
7.
• Red. Eliminierung
• Dekomplexierung
• Deprotonierung
• Kat. Reaktivierung
2
L = PPh3
X
L
II
AcO Pd Ar
L
5
L
II
Pd OAc
1.
3
L
4
Ar
II
Pd OAc
R
R
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, 2004
2. Heck Reaktion (1972)
DBS
OMe
N
MeO
H
Pd(CO2CF3)2(PPh3)2 (10 mol%)
I
PMP(4 equiv.)
Toluol
120° C
OBn
DBS
N
OBn
OMe
Bn = Benzyl
PMP =1,2,2,6,6pentamethylpiperidine
OOH
Me
DBS =
N
Morphin
[11] C. Y. Hong, N. Kado, and L. E. Overman, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 11028
Gliederung
1. Einführung
2. Vorstellung der Preisträger und ihrer Reaktionen
3. Weitere Kupplungsreaktionen
4. Generelles zur Nobelpreisvergabe und Diskussion
3. Sonogashira Kupplung
O
I
HN
O
Pd(PPh3 )2 Cl2 (0.5 mol%)
CuI (0.5 mol%)
TMS
+
NEt3 , EtOAc
rt
N
H
Ph
I
Ph
O
O
Pd(PPh3) 4 (10mol%)
CuI (20 mol%)
Et2NH, reflux
O
aq. NaOH
HN
99%
N
H
93%
Ph
Ph
I
TMS
HN
O
N
H
Eniluracil [12]
Ph
Ph
90% [2]
[12] J. W. B. Cooke, R. Bright, M. J. Coleman, K. P. Jenkins, Org. Process Res. Dev. 2001, 5, 383
[2] R. Chinchilla, C. Nájera, Chem. Rev. 2007,107 (3), 874-922
H
3. Sonogashira Kupplung
O
I
HN
O
Pd(PPh3 )2 Cl2 (0.5 mol%)
CuI (0.5 mol%)
TMS
+
NEt3 , EtOAc
rt
N
H
Ph
I
Ph
O
O
Pd(PPh3) 4 (10mol%)
CuI (20 mol%)
Et2NH, reflux
O
aq. NaOH
HN
99%
N
H
93%
Ph
Ph
I
TMS
HN
O
N
H
Eniluracil [12]
Ph
Ph
90% [2]
● Cu(I) als Co – Kat.
● Einsatz von Aminbase
→ Anderer Reaktionszyklus
[12] J. W. B. Cooke, R. Bright, M. J. Coleman, K. P. Jenkins, Org. Process Res. Dev. 2001, 5, 383 – 386
[2] R. Chinchilla, C. Nájera, Chem. Rev. 2007,107 (3), 874-922
H
3. Sonogashira Kupplung
R´
0
PdL2
R
R
3
1
R
II
L Pd
L
X
●Palladiumzyklus
L
II X
Pd
L
R
R´
2
Cu
R´
R3 NHX
CuX
5
NR3
4
H
H
R´
CuX
R´
[2] R. Chinchilla, C. Nájera, Chem. Rev. 2007,107 (3), 874-922
1 Ox. Addition
2 Transmetallierung
3 Red. Eliminierung
3. Sonogashira Kupplung
R´
0
PdL2
R
R
3
1
R
II
L Pd
L
X
●Palladiumzyklus
L
II X
Pd
L
R
R´
2
Cu
●Kupferzyklus
R´
R3 NHX
CuX
5
NR3
4
H
H
1 Ox. Addition
2 Transmetallierung
3 Red. Eliminierung
R´
CuX
R´
[2] R. Chinchilla, C. Nájera, Chem. Rev. 2007,107 (3), 874-922
4 π- Komplex
5 Deprot. und
Komplexierung
3. Sonogashira Kupplung
Ar
Ar
Et2O3P
I
I
PO3Et2
Ar CHO
NaH
THF
Wittig-Horner
I
I
Ar
Ar´
H
Pd(0)
CuI
Piperidin
Ar´
Ar´
Ar
[13] Anthony J. Zucchero, James N. Wilson, and Uwe H. F. Bunz , J. Am. Chem. Soc., 2006, 128 (36), 11872
3. Sonogashira Kupplung
H
OH
O
HN
CO2H
O
OMe
Bsp aus Suzukikupplung
H
OH
O
OH
(+)- Dynemicin A
[5] A. G. Myers, N. J. Tom, M. E. Fraley, S. B. Cohen, and D. J. Madar, J. Am. Chem. Soc. 1997,119, 6072
3. Buchwald Hartwig Reaktion
X
R
+ H N
R1
R2
PdCl2(P(o-Tol) 3) 2 (cat.)
NaOt-Bu (Buchwald)
oder
LiHMDS (Hartwig)
R1
N
R
R2
LiHDMS = LiN(SiMe3) 2
[14] John F. Hartwig, Steven Richards, David Barañano, and Frédéric Paul J. Am. Chem. Soc., 1996, 118
[15] Name reactions for functional group transformations,(Hrsg.: Jie Jack Li), John Wiley & Sons, Inc. 2007
3. Buchwald Hartwig Reaktion
X
R
+ H N
R1
R2
PdCl2(P(o-Tol) 3) 2 (cat.)
NaOt-Bu (Buchwald)
oder
LiHMDS (Hartwig)
R1
N
R
R2
LiHDMS = LiN(SiMe3) 2
● Außer Pd kein weiteres Metall
● Direkte C-N Kupplung
● Starke Base stöchiometrisch notwendig
[14] John F. Hartwig, Steven Richards, David Barañano, and Frédéric Paul J. Am. Chem. Soc., 1996, 118
[15] Name reactions for functional group transformations,(Hrsg.: Jie Jack Li), John Wiley & Sons, Inc. 2007
3. Buchwald Hartwig Reaktion
Ar
R1
N
R2
0
LnPd
1.Oxidative Addition
1
3
β-H Eliminierung
Ar X
+II Ar
Ln Pd
NR1 R2
+II Ar
Ln Pd
X
2
NaX + HOt-Bu
R1
H N + NaOt-Bu
R2
[14] John F. Hartwig, Steven Richards, David Barañano, and Frédéric Paul J. Am. Chem. Soc., 1996, 118
[15] Name reactions for functional group transformations,(Hrsg.: Jie Jack Li), John Wiley & Sons, Inc. 2007
3. Buchwald Hartwig Reaktion
Ar
R1
N
R2
0
LnPd
1.Oxidative Addition
1
3
β-H Eliminierung
Ar X
+II Ar
Ln Pd
NR1 R2
+II Ar
Ln Pd
X
2.“Transmetallierung“
2
NaX + HOt-Bu
R1
H N + NaOt-Bu
R2
[14] John F. Hartwig, Steven Richards, David Barañano, and Frédéric Paul J. Am. Chem. Soc., 1996, 118
[15] Name reactions for functional group transformations,(Hrsg.: Jie Jack Li), John Wiley & Sons, Inc. 2007
3. Buchwald Hartwig Reaktion
Ar
R1
N
R2
0
LnPd
1.Oxidative Addition
1
3
β-H Eliminierung
Ar X
+II Ar
Ln Pd
NR1 R2
+II Ar
Ln Pd
X
2.“Transmetallierung“
3.Reduktive Eliminierung
2
NaX + HOt-Bu
R1
H N + NaOt-Bu
R2
(β-H Eliminierung langsam und kann durch
geeignete Liganden am Pd unterdrückt
werden)
[15] John F. Hartwig, Steven Richards, David Barañano, and Frédéric Paul J. Am. Chem. Soc., 1996, 118
[16] Name reactions for functional group transformations,(Hrsg.: Jie Jack Li), John Wiley & Sons, Inc. 2007
3. Buchwald Hartwig Reaktion
Br
+
Br
H2NBu
Pd(dba)2 (1 mol%)
(1.2 equiv.)
NaOt-Bu (1.4 equiv)
Toluol 110°C
12- 24h
H2 N
Pd(dba)2 (2 mol%)
NHBu
(98%)
NHPh
+
MeO
(1.2 equiv.)
NaOt-Bu (1.4 equiv)
Toluol 110°C
12- 24h
MeO
(84%)
[16] Xiaomin Xie, Tony Y. Zhang, Zhaoguo Zhang, J. Org. Chem., 2006, 71 (17), 6522
Gliederung
1. Einführung
2. Vorstellung der Preisträger und ihrer Reaktionen
3. Weitere Kupplungsreaktionen
4. Generelles zur Nobelpreisvergabe und
Diskussion
4. Nobelpreis für
Kupplungsreaktionen Warum?
N
O
Ph
Ph
S
NO2
Ph
R
H
N
MeO
"Retro" Kupplung
"Retro" "Klassisch"
• Neue Synthesemöglichkeiten
• Milde und katalytische Begingungen
• Sehr vielfältig einsetzbar (Naturstofftotalsynthese)
4. Nobelpreis Wer? Wer nicht?
Nominierung:
• Ehemalige Preisträger
• Chemieprofessoren best. schwed.Universitäten
• Nur lebende Personen können nominiert werden
Preisvergabe:
• Maximal 3 Personen
• Vergabe durch schwed. König (10.Dezember)
4. Nobelpreis Wer? Wer nicht?
SUZUKI (1979)
R
OR´
R B
OR´
R
STILLE (1978)
RSnR´ 3
R
RZnX
NEGISHI (1977)
X
R
KUMADA (1972)
RMgX
+
Pd0
R
X=I, Br, Cl, OTf
HECK (1972) R
R
SONOGASHIRA (1975) RC
CH
R
BUCHWALD-HARTWIG (1995)
HN
R
R
N
R
4. Nobelpreis Wer? Wer nicht?
SUZUKI (1979)
R
OR´
R B
OR´
R
(† 1989)
STILLE (1978)
RSnR´ 3
R
RZnX
NEGISHI (1977)
X
R
KUMADA (1972)
RMgX
+
Pd0
R
X=I, Br, Cl, OTf
HECK (1972) R
R
SONOGASHIRA (1975) RC
CH
R
BUCHWALD-HARTWIG (1995)
HN
R
R
N
R
4. Nobelpreis Wer? Wer nicht?
SUZUKI (1979)
R
OR´
R B
OR´
R
(† 1989)
STILLE (1978)
RSnR´ 3
R
RZnX
NEGISHI (1977)
(RMgX)
X
R
KUMADA (1972)
RMgX
+
Pd0
R
X=I, Br, Cl, OTf
HECK (1972) R
R
SONOGASHIRA (1975) RC
CH
R
BUCHWALD-HARTWIG (1995)
HN
R
R
N
R
4. Nobelpreis Wer? Wer nicht?
SUZUKI (1979)
R
OR´
R B
OR´
R
(† 1989)
STILLE (1978)
RSnR´ 3
R
RZnX
NEGISHI (1977)
(RMgX)
X
R
KUMADA (1972)
RMgX
+
Pd0
R
X=I, Br, Cl, OTf
HECK (1972) R
R
SONOGASHIRA (1975) RC
(C-N)
CH
R
BUCHWALD-HARTWIG (1995)
HN
R
R
N
R
4. Nobelpreis Wer? Wer nicht?
SUZUKI (1979)
R
OR´
R B
OR´
R
(† 1989)
STILLE (1978)
RSnR´ 3
R
RZnX
NEGISHI (1977)
(RMgX)
X
R
KUMADA (1972)
RMgX
+
Pd0
R
X=I, Br, Cl, OTf
HECK (1972) R
R
SONOGASHIRA (1975) RC
(C-N)
CH
R
BUCHWALD-HARTWIG (1995)
HN
R
R
N
R
4. Nobelpreis Wer? Wer nicht?
SUZUKI (1979)
R
OR´
R B
OR´
R
(† 1989)
STILLE (1978)
RSnR´ 3
R
RZnX
NEGISHI (1977)
X
?
(RMgX)
R
KUMADA (1972)
RMgX
+
Pd0
R
X=I, Br, Cl, OTf
HECK (1972) R
R
SONOGASHIRA (1975) RC
(C-N)
CH
R
BUCHWALD-HARTWIG (1995)
HN
R
R
N
R
4. Nobelpreis Wer? Wer nicht?
http://blog.everydayscientist.com/?p=2383
(26.Sept 2010)
Anhang Literatur
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
http://static.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/Sciback_2010.pdf
R. Chinchilla, C. Nájera, Chem. Rev. 2007,107 (3), 874
Brown, H. C.; Gupta, S. K. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1816.
Norio Miyaura, Akira Suzuki Chem. Rev. 1995, 95, 2457A. G. Myers, N. J. Tom, M. E. Fraley, S. B. Cohen, and D. J. Madar, J. Am. Chem. Soc.
1997,119, 6072.
[6] Eiichi Negishi, Anthony O. King, Nobuhisa Okukado, J. Org. Chem., 1977, 42 (10),1821
[7] S. Sase, M. Jaric, A. Metzger, V. Malakhov, P. Knochel, J. Org. Chem., 2008, 73, 7380
[8] S. Hirashima, S. Aoyagi, and C. Kibayashi, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9873
[9] Richard F. Heck, Acc. Chem. Res., 1979, 12 (4), 146
[10] Reaktionsmechanismen • Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden
(Hrsg.H R. Brückner) , 3.Aufl., Elsevier - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford,
2004
[11] C. Y. Hong, N. Kado, and L. E. Overman, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 11028
[12] J. W. B. Cooke, R. Bright, M. J. Coleman, K. P. Jenkins, Org. Process Res. Dev. 2001, 5, 383
[13] Anthony J. Zucchero, James N. Wilson, and Uwe H. F. Bunz , J. Am. Chem. Soc.,
2006, 128 (36), 11872
[14] John F. Hartwig, Steven Richards, David Barañano, and Frédéric Paul J. Am. Chem. Soc.,
1996, 118
[15] Name reactions for functional group transformations,(Hrsg.: Jie Jack Li), John Wiley & Sons,
Inc.2007
[16] Xiaomin Xie, Tony Y. Zhang, Zhaoguo Zhang, J. Org. Chem., 2006, 71 (17), 6522
Von Jan Wenz und Thomas Kothe