Metallorganik I - Universität Regensburg

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Katalyse - Metallorganik I
Oliver Reiser
Universität Regensburg
Prinzipien in der Katalyse
1. Die 18 Elektronenregel
Übergangsmetalle können max. 18 Elektronen in ihrer äußeren Schale haben
z. B. 3. Periode: 4s2 , 4p6 ==> Ligandenbeitrag; 3d10 ==> Metallbeitrag
8 Elektronen
10 Elektronen
18 Elektronen
vgl. Oktettregel bei Hauptgruppenelementen ==> max. 8 Elektronen
P-1
Das Zählen von Elektronen in Metallkomplexen
2 mögliche Formalismen:
(1) Liganden werden als neutrale Einheiten vom Metall abgetrennt.
Ich bevorzuge jedoch
(2) Liganden werden mitsamt ihrem Bindungselektronenpaaren vom Metall abgetrennt.
Klassifikation in
(a) positiv geladene
NO
(b) neutrale
CO, PR3, CR2 (Carben)
(c) anionische
H, Alkyl, Aryl, Vinyl, Alkinyl, Acyl, F, Cl, Br, I, CN
Liganden
alle Liganden wirken als 2 Elektronendonoren
P-2
Polarisierung von Metall-Liganden Bindungen
Atom Elektronegativität
Metalle
Atom Elektronegativität
Li
1.0
Si
1.9
Ti
1.5
B
2.0
V
1.6
H
2.1
Cr
1.7
P
2.2
Mn
1.6
C
2.5
Fe
1.8
N
3.0
Co
1.9
Cl
3.2
Ni
1.9
O
3.5
F
4.0
Liganden
Weniger Elektropositiv
Stärker Elektronegativ
Daher...
δ+
M
δ–
Ligand
Bindungselektronen sind stärker am Liganden lokalisiert
P-3
Ligandentypen
Liganden
Anzahl der Elektronen
CH3, Cl, OMe, C6H5
(sp Orbital am C)
C O
H2C CH2 (π-Orbital) oder
Me
O
O
M
O
2
4
O
4
M
M
M
or
PPh2
Ph2 P
M
4
M
H
H
2
Me
=
M
=
H
2
H
6
H
M
M
η5-Cyclopentadienyl oder "Cp"
6
P-4
Beispiele
1. Ferrocen
Cp2 Fe
jedes Cp– hat 6 Elektronen
⇒ Komplex ist neutral, daher Fe in der Oxidationsstufe +2
Fe
⇒ Eisen(II) = d6 Konfiguration = 6 Elektronen
⇒ Gesamtelektronen = 6 (Fe) + 2x6 (CP's = 18)
2. Cobalticinium Ion
Cp2 Co+
jedes Cp– hat 6 Elektronen
⇒ Komplexladung = +1, daher Co in der Oxidationsstufe +3
Co
⇒ Co(III) = d6 = 6 Elektronen
⇒ Gesamtelektronen = 6 (Co) + 2x6 (Cp's) = 18
3. CpFe(CO)2CH3
⇒ Cp– = 6, 2xCO = 2x2 = 4, CH3– = 2 Elektronen
⇒ Komplex ist neutral, daher Fe in der Oxidationsstufe +2
⇒ Eisen(II) = d6 = 6 Elektronen
⇒ Gesamtelektronen = 6(Fe) + 6(CP) + 4(CO) + 2 (Me) = 18
OC Fe
CH3
OC
P-5
Beispiele
Cl
4.
Ni
Cl
Ni
Cl
=
Ni
Ni
Cl
jedes Allylanion hat 4 Elektronen, jedes Cl– = 2 +2 Elektronen
⇒ Komplex neutral, daher Ni = +2
⇒ Ni(II) = d8 = 8 Elektronen
⇒ Gesamtelektronenzahl = 8 (Ni) + 4 (Allyl) + 4 (Cl) = 16
5.
CO
CO OMe
OC Cr
Me
OC
CO
= Fischer Carbenkomplex
jedes CO = 2 Elektronen, Carben = 2 Elektronen
⇒ Komplex neutral, daher Cr = 0
⇒ Cr(0) = d6 = 6 Elektronen
⇒ Gesamtelektronenzahl = 6 (Cr) + 5x2 (CO) + 2 (Carben) = 18
P-6
Bindungsmotive
Haptizität = # der Bindungspunkte
η= "eta" = griechisch für "h"
ηx= "hapto-x" = Haptizität
M
M
1
η -Allyl
η3-Allyl oder "π-Allyl"
η2-Alkene
M
η4-Diene
M
η5-Cyclopentadienyl = "Cp"
M
η6-Aren
M
P-7
σ-Donor Bindungen: Der Ligand als Elektrondonor
Metalorbital liegt auf der Bindungsachse
Drei Typen von σ-Bindungen:
1. Ligand wirkt als Donor auf der Bindungsachse (e.g., CH3, PPh3 , CO)
M
H
oder
Ph
P
PhPh
M
HH
oder
M
CO
2. π-Bindung wirkt als Donor auf der Bindungsachse (e.g., H2C=CH2)
H H
M
H H
3. σ-Bindung wirkt als Donor auf der Bindungsachse (e.g., H2, CH4 )
H
M
H
σHH
P-8
π-Rückbindungen = Ligand als Elektronakzeptor
zwischen leeren Liganden- und vollen Metallorbitalen
Drei Typen von π-Rückbindungen:
1. Metall wirkt als Donor in ein π* anti-bindendes Orbital, z. B. H2 C=CH2
H H
M
π∗CC
H H
2. Metall wirkt als Donor in ein π* anti-bindendes Orbital, z. B. CO
M
C
O
π∗CO
3. Metall wirkt als Donor in ein σ* anti-bindendes Orbital, z. B. H2
M
H
H
σ∗HH
P-9
π-Rückbindung – Physikalische Eigenschaften
(1) IR Streckschwingungen
je schwächer die Bindung, desto niedriger die Streckschwingung
νC O (cm –1)
Verbindung
(CO) 5W←OEt2
1908
(CO) 5W←PMe3
1947
(CO) 5W←P(OPh)3
1965
(CO) 5W← CH2
CH2
1973
CO Bindung wird stärker ==> Rückbindung
vom Metall zum CO wird schwächer
⇒ Stärke der Rückbindung zum anderen
Liganden (nicht CO) steigt
⇒ Abnahme der "π=Azidität" (Fähigkeit, Rückbindungen zu akzeptieren) =
Alken > Phosphit > Phosphan > Ether
(2) Azidität von Metallhydrid Komplexen
Verbindung
H—Co(CO) 4
pKa (MeCN)
8.4
H—Co(CO) 3[P(OPh) 3] 11.4
H—Co(CO) 3[PPh3 ]
15.4
Steigende Fähigkeit der Liganden, die konjugierte Base
durch Rückbindung zu stabilisieren.
P-10
Komplexgeometrien
Beeinflußt durch sterische und elektronische Effekte.
Liganden nehmen möglichst großen Abstand voneinander ein.
1. 2-fach Koordination = linear
CH3–Zn–CH3
2. 3-fach Koordination
d10 = trigonal planar
Ph3 P
Ph3P
d8 = T-form
Pt
PPh3
PPh3
Rh
PPh3
16-Elektronen, d10 -Komplex
14-Elektronen, d8-Komplex
Ph3P
3. 4-fach Koordination
d10 = tetraedrisch
Ph3 P
OC
Ni
OC
CO
CO
PPh3
PPh3
Pd
18-Elektronen, d10 -Komplex
Ph3 P
Cl
d8 = quadratisch planar
Ph3P
Ph3P
Rh
PPh3
16-Elektronen, d8-Komplex
= Wilkinson Katalysator
P-11
Komplexgeometrien
4. 5-fach Koordination
trigonal bipyramidal (normal), quadratisch pyramidal möglich
CO
OC
Fe
CO
8
18-Elektronen, d -Komplex
CO
CO
5. 6-fach Koordination = oktaedrisch
OC
OC
CO
CO
Cr
CO
18-Elektronen, d6 -Komplex
CO
6
OC Fe
OC
18-Elektronen, d -Komplex
CH3
Bindungswinkel = 90°
P-12
Reaktionsmechanismen
(1) Ligandenaustausch
L
M
L
L
+
L
L
1
L1
M
L
L
+
L
L
Assoziativ
L1
L
L
M
L
+
L
L
1
L
L
n Elektronen
M
L
L
L
L
L
M
L1
L
L
L
M
L
1
+
L
L
n+2 Elektronen
Ausgangskomplex kann (a) höchstens 16 Elektronen haben und
muß (b) eine freie Koordinationsstelle aufweisen
N
Et 3P
Cl
M
Cl
PEt3
N
Et 3P
Cl
M
Cl
PEt3
Et 3P
M
Cl
N
Cl
PEt3
P-13
Austauschgeschwindigkeiten: M = Ni > Pd > Pt
Reaktionsmechanismen
(1) Ligandenaustausch
L
M
L
L
+
L
1
L
M
L
L
L1
+
L
L
Dissoziativ
L
M
L
L
–L
L
L
L
n Elektronen
+L1
M
L
L
L
M
L1
L
n-2 Elektronen
normalerweise bei 18 Elektronenkomplexen
langsamer als assoziative Austauschreaktionen
–CO
Ni(CO)4
Ni(CO)3
PR3
Ni(CO)3(PR 3 )
P-14
Reaktionsmechanismen
(2) Oxidative Addition / Reduktive Eliminierung
Mn
+
A
B
Oxidative Addition
A
Mn+ 2
B
• Oxidation des Metalls
• Zwei Liganden werden in die
Koordinationsphere aufgenommen
n = Oxidationszahl
Ausgangskomplex muß mehr als 2 d-Elektronen besitzen und
2 freie Koordinationsstellen aufweisen
A
Mn+ 2
Reduktive Eliminierung
B
Mn
+
A
B
• Reduktion des Metalls
• Zwei Liganden werden aus der
Koordinationsphere eliminiert
Reduktive Eliminierung ist die Umkehr der Oxidativen Addition
P-15
Reaktionsmechanismen
(2) Oxidative Addition / Reduktive Eliminierung
M
n
+
A
B
Oxidative Addition
A
Mn+ 2
B
Substrate für Oxidative Additionen
(a) unpolare Verbindungen
H–H, R3Si–H, R–H
(b) polare Verbindungen
O
H–X, R–X,
R
X
X = I, Br, Cl, OTf, OP(O)(OR) 2
(c) Mehrfachbindungen
0
M
M
2
Liganden, die die Elektronendichte am Metall erhöhen, beschleunigen die oxidative Addition
P-16
Reaktionsmechanismen
(2) Oxidative Addition / Reduktive Eliminierung
Mn
+
A
B
Oxidative Addition
A
Mn+ 2
B
Konzertierter Mechanismus (unpolare Bindungen)
M0
H
H
M0
H
H
M2
H
H
cis-Addition
Addition verläuft unter Retention
SN 2-Mechanismus
M0
Cl
Ir
R3P
PR3
CO
"Vaska's Komplex"
16 Elektronen
d8, Ir(I)
M2 R
R X
I
Me
Me–I
Cl
R3P
M
PR3
CO
Me
Cl
M
R3 P
PR3
CO
I
18 Elektronen
d6, Ir(III)
P-17
Reaktionsmechanismen
(2) Oxidative Addition / Reduktive Eliminierung
M
n
+
A
B
Oxidative Addition
A
Mn+ 2
B
Protonierung
M
0
H X
M
2
X
H
X
M2 H
"When a Proton is not a Proton", B. M. Trost, Chem. Eur. J. 1998, 4, 2405.
Liganden, die die Elektronendichte am Metall erhöhen, verlangsamen die reduktive Eliminierung
Liganden, die die Elektronendichte am Metall erniedrigen, beschleunigen die reduktive Eliminierung
O
z. B. CO oder
P-18
Reaktionsmechanismen
(3) Insertion / Deinsertion
Alkene
Insertion
X M
X
M
X
O
Deinsertion
CO
O
C
X
M
"insertion"
"deinsertion"
C
M
Insertion in die M–X Bindung:
keine Änderung der Oxidationsstufe von M
X und Ligand: cis und weitgehend coplanare
Stellung erforderlich
Elektronenzahl von M ändert sich von n auf n–2
X wandert unter Retention
Deinsertion in 18 Elektronenkomplexen nicht möglich
Geschwindigkeit der Insertion
>
R >
>
P-19
Reaktionsmechanismen
(3) Insertion / Deinsertion: β-Hydrideliminierung
R
β
H
β-Hydrideliminierung
α
R
H
M
M
Oft anzutreffender Reaktionspfad in Übergangsmetallkatalysen
Voraussetzungen:
16 Elektronen oder weniger
cis-Anordnung von M und H
coplanare Anordnung von M und H
Stabile Organometallverbindungen
M
Me
R
M
M
CH2 SiMe3
M
CH2CMe3
M
M
R
P-20
Reaktionsmechanismen
(4) Transmetallierung
Ligandenaustausch zwischen Metallen
L*
M* + L
M
M* + *L
L
M
Metathesemechanismus
L
L
*M
+
*M
M
L
M
*M
L*
L*
+
M
L*
in der Regel wird ein Ligand von einem Hauptgruppenelement auf ein Übergangsmetall übertragen, z.B.:
R Pd X
+
Bu3 Sn R
1
–Bu3SnX
1
R Pd R
häufige Hauptgruppenelemente Li, Mg, B, Si, Sn, Zn, Hg
oft der geschwindigkeitsbestimmende Schritt in Katalysen
P-21
Spezielle Eigenschaften von
Palladium in der Katalyse
Warum Palladium?
Preis
Ni < Pd << Rh, Os, Ru, Pt
Stabilität
Pd(0)-Komplexe relativ luftstabil, z. B. im Gegensatz zu Ni(0)-Komplexen
Anwendung
Besonders vielseitig für C–C-Verknüpfungsreaktionen
Hohe Toleranz gegen funktionelle Gruppen
Verfügbarkeit
als stabile und kommerziell erhältliche Ausgangssalze wie Pd(OAc)2 oder PdCl2
Pd-1
Palladium(0)komplexe
Vorläufer können Palladium(II)salze sein, Darstellung von Pd(0) in situ
Ausgangsmaterial: Pd(OAc)2
Bei Bedarf Umkristallisation aus Benzol
(Lösen in heißem Benzol, Abtrennung der unlöslichen
Bestandteile und Einengen der Lösung)
Pd(OAc)2
+
PPh3
+ H2 O
Pd(0) + Ph3PO
+ 2 AcOH
T. Hayashi, Chem. Lett. 1992, 2177
Als Reduktionsmittel können aber auch Amine oder Alkene fungieren
THF oder
Pd(OAc)2
+
PBu3
Pd(0)
O=PBu3
Benzol
sehr aktive, Liganden-freie, aber instabile Pd(0)-Spezies
J. Tsuji, Tetrahedron Lett. 1993, 34, 2513
Pd-2
Liganden für Palladium(0)komplexe
P-Liganden
PBu3
> PPh3
> P(OR)3
Elektronenreicher
P
Ph2P
Ph2 P
SO3 H
NMe3
SO3H
X
3
J. Mol. Cat. 1990, 59, 1
wasserlösliche Phosphanliganden
Review: W. Herrmann, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 1524
PPh2
Ph2P
PPh2
Ph2 P
PPh2
Ph2P
PPh2
PPh2
dppe
dppp
dppb
2-zähnige Liganden --> Bißwinkel
dppf
Pd-3
Bißwinkel in Metallkomplexen
L
M
L
L,M,L = Bißwinkel
je kleiner der Bißwinkel, desto kleiner die sterische Hinderung
L
Ni
L
L=
Bißwinkel [°]
KD
Ni
L
L
P(OEt)3
109
<10-10
L
KD
L
25°C
L
P(O-p-tolyl)3
P(O-iPr)3
P(O-o-tolyl)3
PPh3
128
130
141
145
6 x 10-10
2.7 x 10-5
4 x 10-2
kein NiL4
Pd-4
Chirale Liganden für Palladium(0)komplexe
P-Liganden
H3 C CH3
PPh2
PPh2
BINAP (1)
H 3C
Ph 2 P
CH3
PPh2
CHIRAPHOS (2)
O
O
OCH3
P
H 3 CO
P
Ph2 P PPh2
DIOP (3)
diPAMP (4)
O. Reiser, Nachr. Chem. Tech. Lab. 1996, 44, 380-88.
R. Noyori, H. Takaya, Acc. Chem. Res. 1990, 23, 345-350.
1
D. Cai et al., J. Org. Chem. 1994, 59, 7180-7181.
D. Cai et al., Tetrahedron Lett. 1995, 44, 7991-7994.
Pd-5
Chirale Liganden für Palladium(0)komplexe
P,N-Liganden
R
O
Ph2P
Ph2 P
N
R
1
PPh2
N(CH 3 )2
Fe
N(CH3 )2
VALPHOS ( R = iPr)
t-LEUPHOS (R = tBu)
PHEPHOS (R = C6 H5 CH2)
CH3
BPPFA
J. M. J. Williams, Synlett 1996, 705-722
G. Helmchen, Amgew. Chem. 1997, 109, 2199
1
A: Pfaltz, Tetrahedron Asymmetry 1994, 5, 573
Pd-6
Chirale Liganden für Palladium(0)komplexe
P-Liganden
O
O
OH
O
N
+
N
PPh 2
PPh2 Ph P
2
H2 N
NH2
a) B. M. Trost, R. Madsen, S. G. Guile, A. E. H. Elia, Angew. Chem. 1996, 108, 1666.
b) B. M. Trost, Z. P. Shi, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 3037.
Pd-7
Stille Kupplung
Stille Reaktion
1
R
+
SnBu3
Pd(0)
2
R1 R2
R X
1
X SnBu3
+
R
R =
Y
O
2
R
R
R =
Y
Stille, J. K.; Milstein, D. J. Am. Chem. Soc. 1978 , 100, 3636.
K. C. Nicolaou, Chem. Eur. J. 1995 , 1, 318.
Me
Me
I
I
Me
O
O
HO
O
OMe
O
N
O O
OH
O
Me
Bu3Sn
Me Me
OMe
Me
SnBu3
20 mol% Pd(MeCN)2Cl2
i-Pr2 NEt
OMe
Me
25 °C
DMF/THF
OH
48 hours
Me
Me
O
HO
O
OMe
O
N
O O
O
OMe
OH
O
Me
Me
Me Me
OMe
rapamycin, 27%
Reviews: Farina, V.; Krishnamurthy, V.; Scott, W. J. in Organic Reactions, Volume 50;
L. Paquette et al., Eds. Wiley: New York, 1997; p 1.
Mitchell, T. N. Synthesis 1992, 803.
OH
Mechanismus der Stille Reaktion
Katalysator: entweder Pd(0) oder Pd(II) kann eingesetzt werde
Pd(0) ist jedeoch die katalytisch aktive Spezies
Wie wird Pd(0) aus Pd(II) erzeugt?
1
R1 SnBu3 + R SnBu3 +PdX2
R1 R1 +
2 X SnBu3 + Pd(0)
Diese Reaktion erzeugt Pd(0) und hat auch selbst präparative Bedeutung
McDermott, T. S.; Mortlock, A. A.; Heathcock, C. H. J. Org. Chem. 1996, 61, 700.
H
H
N
H
N
SnBu3
H
SnBu3
H
H
10 mol% PdCl2(PPh3) 2
20 mol% CuI
Luftsauerstoff
34%
H
NH HN
H
H
H
papuamine
Luftsauerstoff oxidiert Pd(0) zu Pd(II)
S-2
Katalysecyclus
R1
Pd(0)Ln
R2
+ R2X
Oxidative Addition
Reduktive Eliminierung
R2 PdII R1
+ XSnBu3
R2 PdII X
Transmetallierung
+ R1SnBu3
Oxidative Addition
(a) Amatore, C.; Azzabi, M.; Jutand, A. J. Am. Chem. Soc 1991, 113, 8375.
(b) Amatore, C.; Jutand, A.; Suarez, A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9531-9541.
S-3
Mechanismus der Oxidativen Addition
Pd(0)Ln +
R2X
Pd(PPh3 )3
Pd(PPh3)4
Festkörper
R2 PdII X
+
PPh3
Pd(PPh3)2
Lösung
+ 2 PPh3
Aktive Species
Halogenidionen (Cl–, Br–) beschleunigen die Bildung der aktiven Species
L
L
L Pd L
trans
L = PPh3
L Pd
cis
Pd(0)
+
Br
R
L Pd
Oxidative
Addition
Br
cis
R
L
R
Br Pd
L
trans
Pd(II)
Oxidative Addition: Retention der Stereochemie an Alkylhalogenid
mit Alkylhalogeniden keine konzertiere Addition, Ein-Elektronenmechanismus wahrscheinlich
S-4
Mechanismus der Oxidativen Addition
Pd(0)Ln +
R 2X
R2 PdII X
oxidative Addition
Pd(0) Quelle: Pd(dba)2 or Pd2 (dba)3•CHCl3
löslich, gut handhabbar
O
Ph
O
dba = Dibenzylidenaceton =
Ph
Ph
Pd
Pd(dba)2 =
Ph
Ph
O
Ph
dba ist ein besserer Ligand für Palladium als PPh3 !
Oxidative Addition langsamer als bei Pd-phosphin Komplexen
(dba ist ein π-Akzeptor und σ-Donor, PPh3 ist nur ein σ-Donor)
Pd(dba)2 + 2 PPh3 ergibt einen weniger aktiver Katalysator Pd(PPh3 )4
Amatore, C.; Jutand, A.; Khalil, F.; M'Barki, M. A.; Mottier, L. Organometallics 1993, 12, 3168.
S-5
Mechanismus der Transmetallierung
+ R1SnBu3
II
R2 Pd X
II
1
R2 Pd R
+ XSnBu3
in der Regel geschwindigkeitsbestimmend!
Parameter
1. Liganden
I
+
Pd2(dba)3
SnBu3
Ligand
krel
Ligand
MeO
P
3
Ph3P
O
P
3
Ph3As
< 0.1
1
Bindungsstärke
des Liganden
nimmt zu
105
S-6
1100
Farina, V. Pure Appl. Chem. 1996, 68, 73.
Mechanismus der Transmetallierung
2 stufiger Mechnismus
L
II
Ph Pd
Keq
I
Ph Pd
L
I
L
+
I
+
L
L
16-Elektronen
Ph PdII
II
SnBu3
je stärker L bindet, desto kleiner Keq
Ph PdII
L
+ Bu3SnI
14-Elektronen
Die 14-Elektronen Species wird transmetalliert, nicht die 16-Elektronen Species!
Farina, V. Pure Appl. Chem. 1996, 68, 73.
S-7
Effekt von Cu(I) auf die Transmetallierung
krel
Ligand und Additiv
in Dioxan
PPh3
1
PPh3, CuI
100
AsPh3
1
AsPh3, CuI
1
CuI bindet gut an PPh3
CuI bindet schwach an AsPh3
CuI fängt PPh3 ab, Oxidative Addition wird beschleunigt
CuI
+
Cu
NMP
Cu
SnBu3
+
ISnBu3
transmetalliert zu Pd schneller als PhSnBu3
CuI katalysiert die Transmetallierung
L. S. Liebeskind, J. Org. Chem. 1990, 55, 5359.
S -8
Reduktive Eliminierung
+L
Ph Pd
II
Ph Pd
L
II
Ph PdII L
–L
L
L
14-Elektronen
schnell
Ph
+
Pd
L
II
langsam
+L
L
PdII
+
Ph
L
Elektronenarme Pd(II)-Komplexe gehen schneller eine reduktive Eliminierung ein
D. Milstein, J. K. Stille J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 4981.
S-9
Anwendungen der Stille Reaction
1. Halogenide: I > Br >> Cl
OTIPS
OTIPS
Et
Me
O
O Bn
OTIPS
I
+
N
OTBS
O
SnBu3
O
Et
Pd2 (dba) 3 , CdCl2
i-PrN(Et 2)
NMP
65 %
CdCl2 hat einen ähnlichen Effekt wie CuI
Me
OTIPS
O
O
O
O
N
Bn
OTBS
Evans , D. A.; Black , W. C. J. Am. Chem. Soc. 1992 , 114 , 2260.
S-10
PtBu3 und CsF in der Stille Reaktion
Pd2(dba) 3 (1.5 mol%)
PtBu 3 (6 mol%)
Cl
+
R
R
SnBu 3
CsF (2.2 equiv)
Dioxan, 80-100°C
12-48 h
Me
Me
Bu n
MeO
H2N
Me
O
87%
80%
82%
61%
71%
Pd(OAc)2 weniger geeignet als Pd2(dba)3
G. Fu, Angew. Chem. 1999, 111, 2569
S-10a
PtBu3 und CsF in der Stille Reaktion
Pd 2(dba)3 (1.5 mol%)
Cl
+
MeO
R
PtBu3 (6 mol%)
R SnBu 3
MeO
CsF (2.2 equiv)
Dioxan, 100°C
48 h
OEt
Bun
Ph
MeO
MeO
MeO
98%
87%
MeO
94%
82%
G. Fu, Angew. Chem. 1999, 111, 2569
S-10b
Anwendungen der Stille Reaktion
1. Halogenide: Säurechloride
R
1
SnBu3
O
+
R
2
O
Pd catalyst
Cl
R
2
R1
+
Cl SnBu3
R1 = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkynyl, H
R2 = Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkynyl
Pd-Katalysator nicht immer nötig
NHBoc
HN
O
O
O
SnMe3
R2COCl
Pd2dba3•CHCl3
K2CO3
i-Pr 2NEt
NHBoc
HN
O
R2
O
O
O
K2CO3 und i-Pr 2NEt wurden zur Stabilisierung des Ausgangsmaterials hinzugegeben
Plunkett, M. J.; Ellman, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 3306.
S-11
PEG unterstützte Stille Reaktion
I
Me
O
Stille Rxn
O
n
Ph
Me
O
(n-Bu)3SnPh
O
+
O
n
KCN/MeOH
O
transesterification
Ph
Me
OH
O
n
Abfiltrieren aus Ether
RO
O
Janda, K. D. Chem. Rev., 1997, 97, 489-509.
Janda, K. D. Chem. Rev., 2002, ASAP.
S-11-a
Solution Phase Combinatorial Synthesis
O
O
I
R1
Pd(PPh3 )4
R
HN
R2
BHT
Dioxan, 100°C
+
40-70%
HN
O
R2
NH
R2
t
SnBu3
Bu3 Sn
1
R1
Bu
BHT =
OH
Me
t
Bu
O
O
I
R1
Pd/C, NEt3
HN
R1
O
NH
R2
DMF, 100°C
R1
HN
R2
R2
40-80%
total of 64980 compounds
D. Boger, J. Org. Chem. 1999, 64, 7094
S-11b
Anwendungen der Stille Reaktion
1. Halogenide: Allylhalogenide
R
X = I, Br, Cl (sogar OAc)
X
Regioisomere möglich, in der Regel erfolgt Substitution am primären C
NHBoc
H
N
HO
O
O
S
N
NHBoc
H
N
1
Cl
CO2 CHPh2
+ R –SnBu3
HO
O
O
S
R1
N
CO2 CHPh2
• 10 Beispiele, 60-98%
V. Farina J. Org. Chem. 1990, 55, 5833.
S-12
Anwendung der Stille Reaktion
2. Triflate
1
1. LiNi-Pr2
O
R
R
2
OTf
1
R
2. Tf2 O
R2
Tf = CF 3SO2
O
Me
1. LiNi-Pr2
(< 1 equivalent)
Me3 Sn
OTf
Me
2. Tf2O
SiMe3
SiMe3
Pd(PPh3)4
LiCl
THF, ∆
Me
W. D. Wulff Tetrahedron Lett. 1988, 29, 4795.
Triflate als Ausgangsmaterialien für Stannane
OTf
Me
Me3Sn SnMe3
Pd(PPh3)4
LiCl, Li2 CO3
oder
(Me3Sn)2Cu(CN)Li2
SnMe3
Me
W. D. Wulff J. Org. Chem. 1986, 51, 277.
S-13
Arylstannane
I
SnBu 3
PdCl 2(PMePh 2)3 (3 mol%)
+
KOAc (3 equiv)
NMP, Raumtemp.
+
+
Bu3SnH
R
H
R
R
3-9%
70-94%
16 h
Ar Ar
0%
R = OMe, H, NH2, CO2 Et, Me
ArI
ArSnBu3
Pd(0)
Ar-Pd-I
Ar-Pd-SnBu3
KOAc
Bu3SnOAc
Bu3SnH
Bu 3Sn SnBu 3
Ar-Pd-OAc
KI
Y. Masuda, Synlett 2000, 1043
S-30b
Anwendungen der Stille Reaktion
2. Triflate
Me
Me
Me
O
O
SnMe3
Me
(Ph3P)4 Pd (cat.)
O
Me
Me
O
30°C
5 min
OTf
OH
Me
Me
Me
81%
Me
Me
Me
Dolastane Diterpen
Piers, E.; Friesen ,R. W. J. Org. Chem. 1986, 51, 3405
3. Iodonium Verbindungen
Ph
I
Ph
BF4
+
SnBu3
Pd(MeCN)2 Cl2
Ph
DMF, 25 °C
79%
S-14
P. J. Stang J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 11626.
Anwendungen der Stille Reaktion
4. Alkylhalogenide: sind normalerweise nicht reaktiv genug
Ausnahme:
OMe
Ph
+
Cl
Ph
SnBu3
OMe
Pd(PPh3)4
65%
Ph
Ph
J. R. Falck and C. R. Mioskowski Tetrahedron Lett. 1992, 33, 4885.
Stannane
Aryl, Alkenyl und Alkynyl, aber nicht Alkyl können transferiert werden.
1. Probleme mit Alkylstannanen
a. Alkylgruppen werden nur langsam transmetalliert; Ausnahme Me4Sn
b. nach dem Transfer einer Gruppe R group werden nachfolgende Übertragungen sehr langsam
c. Selektivität problematisch: Me am schnellsten, 1° am zweitschnellsten (aber dennoch langsam)
S-15
Anwendungen der Stille Reaktion
aktivierte Alkylstannane:
MeO
SnBu3
NC
SnBu3
Ye, J.; Bhatt, R. K.; Falck, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 1.
S
TBSO
N
Br +
5-10 mol% Pd2(dba)3
SnBu3
20-40% Trifurylphosphin
10 mol% CuI
NMP
S
TBSO
N
37-49%
Schmitz, W. D.; Romo, D. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 4857.
S-16
Anwendungen der Stille Reaktion
(1) Intramolekulare Koordination
X
+
Br
N
Sn
Bu
Pd(PPh3 )4
X
Bu
75-110 °C
64-86%
X = OMe, NO2
Vedejs, E.; Haight, A. R.; Moss, W. O. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 6556.
cf: Brown, J. M.; Pearson, M.; Jastrzebski, J. T. B. H.; Van Koten, G. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1992,
1440.
(2) Trichlorostannane
CO2H
I
CO2 H
BuSnCl3
KOH, H2O
0.5 mol% PdCl2
Bu
74%
Rai, R.; Aubrecht, K. B.; Collum, D. B. Tetrahedron Lett. 1995, 36, 3111.
S-17
Anwendungen der Stille Reaktion
(3) Aminostannane
Me
t-Bu
+
I
Me
N(SiMe3) 2
Sn N(SiMe )
3 2
Br
1 mol% Pd(PPh3 )4
Bu4 NF
101 °C
t-Bu
Me
Me
76%
Fouquet, E.; Pereyre, M.; Rodriguez, A. L. J. Org. Chem. 1997, 62, 5242.
S-18
Stille Kupplung mit Phosphonaten
Me
Me
Me H
O
OH
O
H
O
Me
(PhO)2POCl
O
80%
Me
Me H
O
KN(SiMe3 )2
OH
H
O
OP(O)(OPh)2
(PhO)2 (O)PO
Bu3Sn
10 mol% Pd(PPh3)4
6 equiv LiCl
97%
Me
Me
Me H
O
OH
H
O
K. C. Nicolaou J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5467.
S-19
Stille Kupplungen mit allylischen Substraten
Me
Me
Me
AcO
PhO2 S
SO2 Ph
Pd2 (dba)3
SnBu3
PPh3
LiCl
DMF-H 2O
91%
PhO2S
PhO2S
H
Me
ein Stereoisomer
A. M. Echavarren J. Org. Chem. 1997, 62, 7540.
CbzNH
CbzNH
S
N
Cl
O
CO2 C6 H4 OMe
+
S
CuI (1 equiv)
SnBu3
NMP
Terpyridin (1 equiv)
68%
N
O
CO2C6H4OMe
S. Torii J. Org. Chem. 1997, 62, 3782.
S-20
Allyl-Transfer in der Stille Reaktion
R
PPh 3
R
Cl
+
+
R
O
R
R1
Pd(0)
H
Pd
SnBu 3
R1
kein Ligand
OH
NR2
R1
H
kein Ligand
R1
NR 2
PPh3 steuert die Chemoselektivität
Yamamoto, Angew. Chem. 2001, 113, 3308
S-20a
Allyl-Transfer in der Stille Reaktion
OH
O
Pd2(dba) 3 • CHCl 3 (5 mol%)
H
Cl
Cl
88%
+
SnBu 3
O
O
Pd2(dba) 3 • CHCl 3 (5 mol%)
H
+
H
PPh 3 (40 mol%)
73%
Yamamoto, Angew. Chem. 2001, 113, 3308
S-20b
Stille Kupplungen
Iminochloride
NPh
NPh
PhSnBu3
Cl
Cl
Ph
Pd2(dba)3
AsPh3
67%
NPh
Ph
NPh
R. Faust Tetrahedron Lett. 1997, 38, 8017.
Pyridine
N
N
N
O
N
O
N
Pd(PPh3)4
N
+
37%
Br
N
Br
Br
N
Bu3 Sn
N
N
O
T. R. Kelly J. Org. Chem. 1997, 62, 2774.
O
S-21
Stille Kupplungen
Me
Bu
Bu
Sn
O
Me
+
Pd(PPh3)4
94%
I
OH
Me
Me
G. A. Kraus Tetrahedron Lett. 1996, 37, 5287.
Br
Br
S
PF6
+
Ph
SnBu3
0.2 mol% Pd2(dba)3
trifurylphosphine
EtOH
55 °C
80%
L. S. Liebeskind J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12376.
Ph
S-22
Stille Kupplungen
Oligomerisierungen
BocNH
NHBoc
S
SnBu3
R
R
Br
O
R = C12H 25
NHBOC
O
Br
+
Bu3Sn
BOCNH
O
Pd2(dba)3
AsPh3
51%
S
R
R
O
n
Mn = 9400
J. M. Tour J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9624.
S-23
Stille Kupplungen
Palladium / C als Katalysator
I
SnBu3
+
0.5 mol % Pd (10 mol % Pd/C)
10 mol % CuI
20 mol % AsPh 3
12 hrs.
MeO
(88%)
OMe
SnBu3
I
0.5 mol % Pd (10 mol % Pd/C)
+
H3 CO
95 % trans
10 mol % CuI
20 mol % AsPh3
16 hrs.
H3 CO
(82 %)
100 % trans
Liebeskind , L. ,Tetrahedron Letters , 1995 , 36 , 2191.
S-24
Stille Kupplungen mit zusätzlicher CO Insertion
1
R
+
SnBu3
R
2
X
+ CO
O
Pd catalyst
1
+ X SnBu3
2
R
R
R2 = Aryl-, Alkyl-, Allylhalogenide und -triflate
I
Ph
+
SnBu3
Ph
(PPh3)2PdCl2
O
Ph
11 bar CO
Ph
70%
J. K. Stille J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6417
O
OTIPS
MeN
+
Me3Sn
OtBu
OTIPS
NMe
2.5 mol % Pd2(dba)3
N
I
22% Ph3 As
CO (12 bar)
LiCl , NMP
70o C
80%
O
MeN
Me
N
O
N
L. E. Overman J. Am. Chem. Soc. 1993 , 115 , 3966
OtBu
S-25
Nebenreaktionen in der Stille Kupplung
1. Homokupplung der Stannane durch Pd(II)
R
1
+
SnBu3
R
1
Pd-Katalysator
SnBu3
1
R1 R
Luft
McDermott, T. S.; Mortlock, A. A.; Heathcock, C. H. J. Org. Chem. 1996, 61, 700.
2. Methylierung der Halogenids oder Triflats wenn Me3 RSn als Kupplungsreagenz verwendet wird
3. Wanderung von Arylgruppen vom Liganden
Br
Me3Sn
5 mol% Pd(PPh3 )4
+
OMe
OMe
R
DMF
105 °C
OMe
R = OMe, 22%
R =H, 55%
Segelstein, B. E.; Butler, T. W.; Chenard, B. L. J. Org. Chem. 1995, 60, 12.
Mechanistische Studien
1. C.-H. Cheng, J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 6313.
2. J. R. Norton, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8576.
3. B. M. Novak J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12441.
S-26
Verwandte Reaktionen zur Stille Kupplung
1. Pd und Ni-katalysierte Kupplungen mit reaktiveren Organometallverbindungen
X
1
R
+
X = Br, I, OTf
2
catalyst
R –M
R2
1
R
R2 =Aryl, Alkenyl, Alkyl
M = ZnX, MgX, Li, AlX2 , Cu, ZrX2, etc.
Katalysatoren: Pd(0) or Pd(II), Ni(II)
ZnX wahrscheinlich am besten und einfachsten
Me Me Me
Li
O
O
PMP
OTBS
Me Me Me Me
Me
I
+
Me
OTBS
Pd(PPh3)4
22 °C
Me
OPMB
66%
O
O
PMP
OTBS
OTBS
Me
Me
Smith, III, A. B.; Qiu, Y.; Jones, D. R.; Kobayashi, K. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12011.
OPMB
S-27
Verwandte Reaktionen zur Stille Kupplung
2. Pd oder Ni-katalysierte Kupplungen mit Alkylzinkverbindungen
I
OEt
Ni(acac)2
+ (C5 H11 )2 Zn
O
C5 H11
OEt
O
83%
P. Knochel, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 2723.
3. Cuprate
TBSO
I
Me
+
TBSO
Cu(CN)Li2
Me
keine Ausbeute angegeben
J. A. Marshall J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1186
ebenso:
R
OTf
+
Me2 Cu(CN)Li2
R
Me
Eisenorganyle: T. Kauffmann Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1996, 35, 386.
S-28
Verwandte Reaktionen zur Stille Kupplung
4. Wenkert Reaktion
Me
+
O
MeMgBr
cat (Ph3 P) 2NiCl 2
OH
Me
Me
92%
P. Kociensky Tetrahedron Lett. 1988, 29, 2869.
5. Cupfer ohne Pd oder Ni
(1) Piers, E.; McEachern, E. J.; Romero, M. A. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 1173-1176.
(2) Piers, E.; Romero, M. A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1215-1216.
(3) Piers, E.; McEachern, E. J.; Romero, M. A.; Gladstone, P. L. Can. J. Chem. 1997, 75, 794-701.
SnMe3
CuCl (5 equiv)
DMF, 50 °C
MeO2C
SnMe3
96%
MeO2C
Mechanismus
SnMe3
Transmetallierung
+
MeO2C
SnMe3
SnMe3
+
CuCl
MeO2C
Cu
Me3SnCl
(beobachtet)
S-29
Verwandte Reaktionen zur Stille Kuppplung
6. Silizium analoge Stille Kupplung = Hiyama Kupplung
Pd(OAc)2
I
+
SiMe3
PPh3 / DMF
Et3N / 125°C
60%
For a review, see: Hatanaka, Y.; Hiyama, T. Pure App. Chem. 1994, 66, 1471.
Me
SiF3
Me
TfO
+
Me
O
(S)
Pd(PPh3)4
Me
Bu4 NF
Lösungsmittel
60 °C
O
Lösungsmittel %ee
Konfiguration
THF
34
S
HMPA/THF
8
R
DMF/THF
16
S
S-30
Hatanaka, Y.; Hiyama, T. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 7793.
Silanole
R
Me
Si OH
Me
1
R
+
Pd(PPh3 )4 (5 mol%)
Ag2O (100 mol%)
R
R1
I
THF, 60°C, 36h
30-80%
R1 = 2-Me, 4-Me, 4-CF3,
4-NO2, 4-Br, 4-OTf
R = 2-Me, 4-OMe, 4-CF3
Bromide und Triflate sind keine guten Kupplungspartner
SiMe 2OH
+
Pd(PPh3 )4 (5 mol%)
Ag2O (100 mol%)
I
OMe
OMe
THF, 60°C, 36h
80%
SiMe2OH
Pd(PPh3 )4 (5 mol%)
Ag2O (100 mol%)
+
Br
THF, 60°C, 14h
55%
A. Mori, Org. Lett. 1999, 1, 299
S-30a
Bildung von Aryl-Aryl-Bindungen
OH
Br
O
Mechanismus
OH
20 mol% Pd(PPh3)4
ortho Produkt
3 equiv KOt-Bu
Me2 NCOMe
95 °C
O
OK Br
Pd
O
87%
H
OK
KOt-Bu
Pd
Pd
O
O
O
OH
Cs2CO3
Br
OH
+
1:2
96%
O
O
ortho
Ar2
P O
Pd
O
Red. Elim.
HO
O
para
Me
O
Pd
O P
Ar2
Me
= Optimaler Katalysator
Ar = o-Tol
S-31
V. H. Rawal J. Org. Chem. 1997, 62, 2.
Direkte Biarylkupplungen /TDAE
PdCl 2(PhCN)2, TDAE (200 mol%)
X
2
R
R
R
DMF, 50°C
52-98%
X = Br, I
Me2 N
NMe 2
Me2 N
NMe 2
TDAE =
–1
2+
PdX
±0
Pd
R
R
TDAE
TDAE
2+
H. Tanaka, Synlett 2002, 637
S-32
Die Suzuki Reaktion
Suzuki Kupplung
(wichtigste Alternative zur Stille Kupplung Stille Reaction)
Review: Miyaura, N.; Suzuki, A. Chem. Rev. 1995, 95, 2457.
R1 BL2
+
R
2
Pd Katalysator
X
Base
2
R1 R
Vorteile:
1. Borane sind leichter darstellbar und besser handhabbar als Stannane
2. Größere Vielseitigkeit
3. Borane sind ungifitg, Stannane oftmals sehr giftig
Nachteil:
Base ist notwendig
Katalysezyklus
1
R R
2
Pd(0)Ln
+ R2X
Oxidative Addition
Reduktive Eliminierung
XBL2 + R2 PdII R1
II
R2 Pd X
Transmetallierung
1
+ R BL2
große Ähnlichkeit zur Stille Kupplung
Su-1
Suzuki Coupling Reaction
Mechanismus: Miyaura, N.; Suzuki, A. Chem. Rev. 1995, 95, 2457.
1
R
BL2
+
R
2
Pd catalyst
X
R1 R2
base
Schrittweise Analyse des Mechanismus:
1. Oxidative Addition und reduktive Eliminierung sind identisch wie in der Stille Reaktion
2. Transmetallaierung ist unterschiedlich
normalerweise hat Pd ein Halogenid koordiniert --> Base wird benötigt
R2 PdII X
+ R1BL2
keine Transmetallierung
X = Br, I
aber
R1(L)2 B–Nu
transmetalliert sehr schnell
Nu = bases like KOH (aq), K 2CO3 /MeOH, TlOEt
Su-2
Suzuki Kupplung
2. Transmetallierung
wenn OR– in der Reaktion entsteht, muß keine Base zugesetzt werden
Bu
BO
O
Pd(PPh3)4
O
+
PhH, ∆
Bu
75%
A. Suzuki J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 972
offensichtlich:
L
L
R2 PdII OPh
R2 PdII R1
+ R1BL2
C6H5O-BL2
L
L
L = PPh3
Kinetiken mit
+
X
O
B
O
lassen vermuten, daß PhO das Boran angreift
X = Ekektronenziehend und Schiebend
Su-3
Suzuki Kupplung
2. Transmetallierung
Alkoxid erzeugt Pd–OR in situ
L
R2 PdII X
L
+
R2 PdII OR
RO
L
L = PPh3
+
X
L
diese Spezies geht die Transmetallierung ein
Neue mechanistische Daten:
Transmetallierung verläuft unter Retention an der Alkylkomponente
I
D
D
OR
H
R = TBDMS
9-BBN
H D
OR
X2B
H D
O H D
Pd(dppf)Cl2
NaOH
51%
H D
OR
Retention der Konfiguration
B. H. Ridgway, K. A. Woerpel, J. Org. Chem. 1998, 63, 458.
K. Matos, J. A. Soderquist J. Org. Chem. 1998, 63, 461.
Su-4
Anwendungen der Suzuki Kupplung
1. Alkenyl Bor Verbindungen
Boronate sind besser als Alkylborbverbindungen
Bu
BX2
I
+
3 mol% Pd(PPh3 )4
2 M NaOEt in EtOH
C6H6, ∆
BX 2
Ausbeute
Bu
E:Z
Me
B
Me
58
94 : 6
B(c-C6 H11 )2
49
83 : 17
B(Oi-Pr)2
98
>97 : 3
Me
2
Die Ausbeuten sind niedrig mit Alkylboranen, da Protodeborierung
durch NaOEt auftritt!
Su-5
Geschwindigkeiten der Protodeborierung: 9-BBN > B(c-C 6 H11)2 > B(OR)2
Anwendungen der Suzuki Kupplung
1. Alkenylborverbindungen
TlOH als Base oftmals überlegen
I
OAc
O
O
BnO2CHN
O Me
Me TBSO
O TBSO
O
OTBS
O
OTBS
Me
OTBS
OTBS
TBSO
OTBS
OTBS
OTBS
OTBS
TBSO
O
OTBS
OTBS
+
O B
O
TBSO
O
TBSO
OTBS
OTBS
TlOH (10% aq)
MeO2C
H
OTBS
OTBS
OTBS
TBSO
Pd(PPh3) 4
Hexan, 25 °C
OAc
• 70%
Su-6
Y. Kishi J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7525
Anwendungen der Suzuki Kupplung
2. β-Halocarbonylverbindungen
O
O
Me
Bu
+
BO
O
Br
PdCl 2(PPh3)2
Me
NaOAc
MeOH
∆
Bu
A. Suzuki Bull. Chem. Soc. Jpn. 1987, 60, 3471
3. Arylborverbindungen
sterische Hinderung kann problematisch sein,
jedoch können auch in solchen Fällen gute Ergebnisse erzielt werden
(CO)3 Cr
Me
Br +
OMe
B(OH)2
Me
Me
Pd(PPh3)4
Na2 CO3
MeOH, H2O
∆
96%
(CO)3 Cr
OMe
Me
Me
heat
79%
ein Stereoisomer
M. Uemura J. Org. Chem. 1996, 61, 1375.
(CO)3 Cr
Me
OMe
98 : 2 Stereoselektivität
Su-7
Anwendungen der Suzuki Kupplung
4. Primäre Alkylborane
PdCl2 (dppf) in THF oder DMF ist optimal
auch Pd(PPh3)4 kann eingesetzt werden, Lösungsmittel müssen dann aber C6H6 oder Dioxan
sein
O
I
TBSO
+
B
CO2Me
O
PdCl2 (dppf)
Ph3 As
Cs2 CO3
DMF/THF/H2 O
25 °C
70-80%
CO 2Me
TBSO
Johnson, C. R.; Braun, M. P. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 11014.
5. Triflate
Review über sp2-OTf = Ritter, K. Synthesis 1993, 735.
Reaktivität: I > Br > OTf
Su-8
Anwendungen der Suzuki Kupplung
6. sp3 -sp3 Kupplung
problematisch
1. Oxidative Addition an primäre Alkylhalogenide ist sehr langsam; SET-Mechanismus
R2 I
+
R2•
Pd(0)
+ •Pd(I)–I
R2 PdII
I
2. Wenn die Transmetallierung langsam ist, treten reduktive Eliminierungen als Nebenreaktion auf
L
PdII
R
X
β-hydrid Eliminierung möglich
H
7. Allylische Elektrophile
X
X = Cl, Br --> Base ist notwendig
X = OPh, OCOEt --> keine Base notwendig
Su-9
Anwendungen der Suzuki Kupplung
Festphasensynthese
alkyl 9-BBN or
aryl boronic acid
O
N
R
H
N
R1
O
N
R
Pd(PPh3) 4
S
OO
Br
O
2M Na2CO 3
THF, 65o C
24 - 40 hr.
S
O
R 1 = H, Me, Bn, Et, iPr
H
N
R1
OO
R2
87 - 100%
2
R = (Me)2CHCH 2 , Ph, 4-MeOPh, 2,4-Cl2Ph
J.A. Ellman, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11171.
5 mol. % Pd catalyst
DME, 2M Na2CO 3
O
O
O
O
X
Br, I
B(OH)2
X
Pd catalyst = Pd(Ph3P)4, Pd(Ph3P) 2Cl2 , Pd(Ph3P)2Br 2
X = OMe, H, Me, F
82 - 95%
W. Friesen, Tetrahedron Lett. 1994, 35, 9177.
Su-10
Anwendungen der Suzuki Kupplung
Mehrfachkupplungen
Y
+
X
X
DMG
Pd o /Na2CO 3
B(OH)2
Z
DME, reflux
Y
Y
Z
Z
DMG
X = I, Br
DMG = directed metalation group (dirigierende Gruppe)
69 - 90%
( CONEt2 , CN, OMOM, NH 2)
Z = OMOM, Y = TMS, CH 2OMe, H
V. Snieckus, Tetrahedron Lett. 1992, 33, 2773.
t-Bu
t-Bu
Br
Br
Br
B
+
Br
Br
Br
PdCl2(PPh3 )2
O
O
t-Bu
NaOH
PhMe, THF
100 °C
73%
t-Bu
t-Bu
t-Bu
t-Bu
Su-11
A. de Meijere Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36, 1289.
Anwendungen der Suzuki Kupplung
Reaktionen in wäßrigen Medien
O
O
Bu
B(OH)2
+
Pd(OAc)2
I
TPPTS, wateracetonitrile,
H-(NiPr)2
Bu
95%
TPPTS = sulfoniertes Triphenylphosphin
J.P. Genet, Tetrahedron Lett. 1995, 35, 1443.
H2 N
+
B(OH)2
Pd(OAc)2
H2 N
TPPTS, wateracetonitrile
82%
J.P. Genet, Synlett. 1992, 715.
Su-12
PEG, H2O und Mikrowellen in der Suzuki Reaktion
O
O
X
PEG
Pd(OAc)2 (5-10 mol%)
+ (HO)2B
R
O
K 2CO3 (2.5 equiv), H 2O
PEG
R
O
1-8 min Mikrowelle
80->95% Umsatz
X = I, OTf, ONf
PEG-Anbindung zur Lösungsvermittlung in Wasser
O
I
MeO
+
Pd(OAc)2 (5-10 mol%)
(HO)2B
R
K2CO3 (2.5 equiv), H 2O
O
MeO
R
1-8 min Mikrowelle
PEG
59-78% Ausbeute
PEG als Phasentransferkatalysator
Su-12a
T. Schotten, J. Org. Chem. 1999, 64, 3885
Polymer-gebundene Katalysatoren in Wasser
B(OH) 2
X
+
R
R1
Pd-PEP(2 mol%)
R
R1
KOH, H2 O, 25°C, 24h
59-88%
X = Br, I
Cl
Pd
PPh2
Pd-PEP =
PS
O
O
O
HN
O
n
Y. Uozumi, T. Hayashi, J. Org. Chem. 1999, 64, 3384
Su-12b
NBu4Br in der Suzuki Reaktion
B(OH) 2
R
O
Br
+
Pd(OAc)2 (2 mol%)
R
R1
O
K2CO3, H2O, 25°C, 2h
R1
NBu4 Br
45-76%
R = H, CHO
B(OH) 2
R
S
Br
+
Pd(OAc)2 (2 mol%)
R
R1
K2CO3, H2O, 25°C, 2h
NBu4 Br
O
R1
50-82%
R = H, CHO
J. C. Bussolari, Org. Lett. 1999, 1, 965
Su-12c
Anwendungen der Suzuki Kupplung
Cyclopropane
Bu
+
B(OH)2
ArBr
Pd(PPh3)4
Bu
Ar
K3PO4
PhMe, 100 °C
83-98%
M.-Z. Deng J. Chem. Soc., Perkin I 1996, 2663.
O
B O
OBn
OBn 10 mol% Pd(OAc)2
+
I
K2 CO3
Bu 4 NCl
PhMe, 100 °C
84%
Ph
Ph
A. Charette J. Org. Chem. 1996, 61, 8718.
Bu
B
O
O
+
10 mol% Pd(OAc)2
I
OBn 50 mol% PPh
3
Bu
OBn
KOt-Bu
DME, 80 °C
69%
A. B. Charette Tetrahedron Lett. 1997, 38, 2809.
Su-13
Anwendungen der Suzuki Kupplung
Diazoniumsalze
(HO)2 B
N2
MeO
+
1,4-dioxane
22 °C
79%
Cl
Ph
Pd(OAc)2
MeO
J.-P. Genêt Bull. Soc. Chim. Fr. 1996, 133, 1095.
Chloraromaten
Cl
Ph
(HO)2B
+
Me
O
5 mol% PdCl2(PCy3 )2
CsF, NMP
100 °C
98%
Me
O
W. Shen Tetrahedron Lett. 1997, 38, 5575.
Su-14
PO-Liganden in der Suzuki Kupplung
B(OH) 2
Cl
+
R
Pd(dba)2 (0.5-1 mol%)
Ligand (1.5-3 mol%)
R1
R
R1
CsF (3 equiv)
Dioxan oder Toluol, 100-110°C
5-20 h
H3 C O
O
Ligand =
P(Cy)2
CF3
CF3
F3C
O
F3C
OMe
92%
80%
91%
X. Bei, A. S. Guram, J. Org. Chem. 1999, 64, 6797
O
61%
96%
Su-15
Carbenliganden in der Suzuki Reaktion
B(OH) 2
Cl
+
R
Pd2(dba) 3 (1.5 mol%)
Ligand (3 mol%)
R1
R
R1
Cs2CO3 (3 equiv)
Dioxan, 80°C
1.5 h
Cs2CO3
Ligand =
N
N
N
N
Cl
OMe
OMe
Me
Me
96%
Me
Me
99%
88%
M. L. Trudell, S. P. Nolan, J. Org. Chem. 1999, 64, 3804
MeO2C
91%
99%
Su16
PtBu3 in der Suzuki Reaktion
Pd2 (dba)3 (1.5 mol%
B(OH) 2
Cl
R
+
R
t
PBu 3 (3.6 mol%)
Cs2CO3 (1.2 equiv)
Dioxan, 80-90°C
1
R
5h
CF3
Me
Me
H2N
MeO
O
91%
86%
89%
87%
OMe
Me
92%
Me
Me
Me
82%
90%
87%
G. Fu, Angew. Chem. 1998, 37, 3387; J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4020
Su-17
Sterisch gehinderte Phosphine in der Suzuki Reaktion
Pd2 (OAc) 2 (1-1.5 mol%)
B(OH) 2
Cl
R
Ligand (2-3 mol%)
R
+
R1
KF (3 equiv)
THF, Raumtemp
R1
20-24 h
P(tBu)2
Ligand =
NC
OMe
Me
MeO
O
MeO
O
91% (2h)
91%
S. L. Buchwald, Angew, Chem. 1999, 38, 2413
92%
96%
Su-18
Sterisch gehinderte Phosphine in der Suzuki Reaktion
Pd(OAc)2
B(OH) 2
Cl
Ligand (2 equiv ref. Pd)
R
+
R
K3PO4 (3 equiv)
Toluol, 100°C
20 h
Ligand =
PBu
2
CN
Me
20000 TON
69000 TON (Pd/Lig 1:4)
16000 TON
M. Beller, Angew. Chem. 2000, 112, 4315
17400 TON
MeO
12800 TON
Su-19
Tetraphosphine in der Suzuki Reaktion
[PdCl(C3H5) 2]2
B(OH) 2
Cl
Ligand (2 equiv ref. Pd)
R
+
R
K2CO3 (3 equiv)
Xylol, 130°C
20 h
Ph2 P
Ph 2P
Ligand =
PPh2
PPh2
NO2
F3C
68000000 TON
O 2N
24000 TON
H. Doucet, M. Santelli, Synlett 2001, 1458
NC
13000 TON
MeO
20 TON
Su-20
Aminierungen
Palladium-katalysierte Aminierungen
S. L. Buchwald, Acc. Chem. Res. 1998, 31, 805
J. F. Hartwig, Acc. Chem. Res. 1998, 31, 852
Am-01
Pd-Aminierungen /P(o-tolyl)3
Ph Ph
P O
Pd
O
CH3
O
Pd
O P
Ph Ph
CH3
Primäre Amine als Kupplungspartner geeignet
für EWG- und ortho-substituierte Substrate
S. L. Buchwald, Acc. Chem. Res. 1998, 31, 805
Am-02
Intramolekulare Pd-Aminierungen / Pd(PPh3)4
NHBn
n
X
Pd(PPh3 )4
N
Bn
Toluol
K2CO3, NaOtBu
100°C
n
X = Br
n = 1 (92%)
n = 2 (87%)
n = 3 (89%)
X= I
n = 1 (93%)
Pd(PPh3)4 ist ein effektiver Katalysator im Gegensatz
zur intermolekularen Variante
S. L. Buchwald, Acc. Chem. Res. 1998, 31, 805
Am-03
Pd-Aminierungen / BINAP
(±)-BINAP vor allem bei primären Aminen P(o-tolyl)3 überlegen
S. L. Buchwald, Acc. Chem. Res. 1998, 31, 805
Am-04
Pd-Aminierungen / BINAP
Br
Me
Me
Ph
Pd2(dba) 3 / (±)-BINAP
NH2
+
NaOtBu, Toluol, 100°C
N
H
Ph
Racemisierung mit P(o-tolyl)3
S. L. Buchwald, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 8451
Am-05
Pd-Aminierungen / Triflate
Cs2CO3 als Base entscheidend für die Kupplung von Triflaten
S. L. Buchwald, Acc. Chem. Res. 1998, 31, 805
Am-06
Pd-Aminierungen / Chloraromaten
R1
N
Pd(OAc)2 (1-2 mol%)
Cl
R
+
R1
H
N
Ligand (2-4 mol%)
R
R2
R1
NaOtBu (1.4 equiv)
Toluol, Raumtemp
14-20 h
P(tBu)2
Ligand =
OMe
Me
NPh
Me
98%
Me
N
O
94%
MeO
N
90%
NHBn
O
99%
S. L. Buchwald, Angew, Chem. 1999, 38, 2413
Am-07
Pd-Aminierungen / PtBu3
R1
N
Pd(dba) 2 (1-2 mol%)
Br
+
R
R1
H
N
PtBu 3 (0.8-1.6 mol%)
R
R2
R1
NaOtBu (1.5 equiv)
Toluol, Raumtemp
1-6 h
Chloraromaten reagieren bei 60-70°C
Me
Me
NPh
MeO
Me
NBu 2
99%
N
90%
O
R
85%
H
N
PtBu 3 (2-4 mol%)
+
H 2N
OtBu
O
NPh 2
90%
Pd(dba) 2 (1-2 mol%)
X
Ph2N
R
NaOtBu (1.5 equiv)
Toluol, 100°C
2-24 h
OtBu
O
59-86%
X = Br. Cl
J. F. Hartwig, J. Org. Chem. 1999, 64, 5575
Am-08
Alkinkupplungen
Palladium-katalysierte Alkinkupplungen
Review: R. Rossi Org. Prep. Proc. Intl. 1995, 27, 127.
A. Castro-Stevens Kupplung
1
R
Cu
+
I
R2
R2
R1
B. The Sonogashira-Hagihara Kupplung
R1
+
H
R2
X
R2
R1
X = I, Br, Cl
PdCl2 (PPh 3 )2 (2 mol%)
CuI oder CuOAc(1 mol%)
Amin = Et 2NH, Et 3N oder
25 °C
N
H
Lösungsmittel (wichtig!): Amin, THF(!)
Mechanismus: ähnlich wie Suzuki u nd Stille, aber mit Organokupferverb ind ung
CuI
+
R1
H
R1
Cu
Diese Species wird transmetalliert
A-1
Sonogashira-Hagihara Kupplung
1. Reaktivität der Halogenkomponente
I
=
>
Br
ArI
>
Cl
>
ArBr
R2
Pd(PPh3 )2Cl2 (cat)
Br
CuI (cat)
R1
R2
R1
Et3 N, THF
R1
4-CHO
4-COMe
2-CO2 Me
3-CO2 Me
4-CO2 Me
4-COMe
4-COMe
4-CHO
R2
Me3 Si
Me3 Si
Me3 Si
Me3 Si
Me3 Si
n-Bu
Ph
Ph
Methode*
Bedingungen
A
A
B
B
B
B
B
B
25°C / 1h
25°C / 1h
25°C / 16h
25°C / 16h
25°C / 16h
25°C / 16h
25°C / 16h
25°C / 16h
Ausbeute [%]
99
92
88
87
88
91
87
82
A-2
N. Krause et al, J. Org. Chem. 1998,63. 8551
Sonogashira-Hagihara Kupplung
Ph
2. Triflate
PdCl2(PPh3 )2, CuI
OTf
2,6-Lutidin
+
Ph
88%
CO2Et
CO2 Et
I. Saito, Tetrahedron Lett. 1996, 37, 605
SiPh2Bu
OTf
Pd(PPh3 )4 (10%), AgI (20%)
O
DIPEA, DMF, 20h, 78%
+
SiPh2 Bu
A-3
O
P. Pale, Tetrahedron Lett. 1996, 37, 2019
Sonogashira-Hagihara Kupplung
4. Reaktivität Katalysator / Amin
C5 H11
C5 H 11
C5 H11
Cl
[Pd] (5%), CuI (10%), Amin, RT
C5H11
[Pd]
Amin
Zeit [h]
Ausbeute [%]
PdCl2(PhCN)2
Piperidin
0.5
93
PdCl2(PPh3 )2
Piperidin
20
93
Pd(PPh3 )4
Piperidin
16
11
Pd(PPh3 )4
n-PrNH2
60
62
M. Alami, G. Linstrumelle, Tetrahedron Lett. 1991, 32, 6109
A-4
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
O
O
O
Cl
N
O
TBDMSO
5 mol% Pd(OAc)2
OTBDMS
(2 equiv)
N
O
TBDMSO
+
SiMe3
O
25 mol% PPh3
20% CuI
BuNH2
OTBDMS
SiMe3
76%
C6H6
K. C. Nicolaou, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 7612.
Me
O
I
Me
O
OTBS
+
Me
PdCl2 (PPh3)2
CuI
i-PrNH2
54%
Me
O
O
OTBS
C. R. Johnson J. Org. Chem. 1997, 62, 1582.
A-5
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
erminale Acetylene
PdCl2 (PPh3)2 , CuI
RX
+
SiMe3
R
SiMe3
R
H
NEt3 oder Pyridin, RT bis 60°C
70-92%
R = Aryl, Alkenyl
KOH / MeOH
RT, 1h
79-94%
[auch Fluorid möglich]
Synthesis 1980, 627-30
Tetrahedron Lett. 1993, 34, 2071-74
Review: K. Sonogashira in Comprehensive Organic Synthesis 1990, Vol. 3 (Pergamon), 521-49
A-6
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
erminale Acetylene
Si iPr3
Pr3 iSi
Br
1) Pd(0) / Cu(I)
Br
+
i
Si Pr3
2) K2CO3 , MeOH
Me 3Si
H
SiMe3
H
F. Diederich, Angew. Chem. 1993, 105, 437-40
H
Br
Br
Br
Br
Br
H
H
H
1) Pd(0) / Cu(I)
+
Br
H
SiMe3
2) KOH, MeOH
28%
H
K.P.C. Vollhart, Angew. Chem. 1986, 25, 268-9.
A-7
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
erminale Acetylene; andere Schutzgruppen als TMS
Pd(0) / Cu(I)
ArX
+
KOH
Ar
OH
OH
Ar
∆
2-Methyl-3-butyn-2-ol
J. Org. Chem. 1985, 50, 1763
Synthesis 1996, 589
OH
Pd(PPh3)4
Br
NaOH, ∆
G. Instrumelle, Tetrahedron 1988, 44, 6337-44.
A-8
Isoquinoline
R1
N
R2
Bu t
H
+
X
R
1. PdCl 2(PPh 3) 2 (2 mol%)
CuI (1 mol%), NEt3, 55°C
R1
2. CuI (10 mol%, 100°C)
R2
N
R1
But
72-91%
N
R2
R
R
X = I, Br
N
1. PdCl 2(PPh 3) 2 (2 mol%)
CuI (1 mol%), NEt3, 55°C
Bu t
+
N
H
2. CuI (10 mol%, 100°C)
Br
55%
N
Ph
I
Bu t
1. PdCl 2(PPh 3) 2 (2 mol%)
CuI (1 mol%), NEt3, 55°C
+
H
N
Ph
2. CuI (10 mol%, 100°C)
Ph
Ph
57%
R. Larock, Org. Lett. 1999, 1, 553
A-8a
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
Alkynylzinkverbindungen
M
R
M = Li, MgBr
ZnCl2
1
R X
+
ClZn
R
Pd(PPh3 )4
R1
R
0-25°C, THF
R1 = Aryl, Vinyl
X = Br, I
E. Negishi, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1977, 683-4
E. Negishi, J. Org. Chem. 1978, 43, 358-60
Br
Pd(PPh3)4
+
Br
SiMe3
ClZn
SiMe3
THF
–20 bis 0°C
R
R
+
Br
SiMe3
SiMe3
R. Rosshi, Tetrahedron Lett. 1988, 29, 2239
A-9
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
Alkynylzinkverbindungen
PdCl2 (MeCN)2
I
+
CO2 H
ClZn
R
R
DMF, Et2O, RT
(3 equiv)
CO2 H
(E) oder (Z), Reaktion ist stereospezifisch
A. Duchene, Synthesis 1996, 82-6.
R
1. n-BuLi
2. ZnCl 2
3. ICH=CHCl
Pd(PPh3)4
R
(1) NaNH2 / NH3
R
H
+
Cl
(2) H
E. Negishi, J. Org. Chem. 1984, 49, 2629
A-10
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
Alkynylzinnverbindungen
M
R
M = Li, MgBr
Bu3SnCl
Pd(0)
1
R X
+
Bu3Sn
R1
R
R
RT, THF, DMF oder HMPA
R1 = Aryl, Vinyl
X = I > Br > OTf >> Cl
bei Zusatz von LiCl: I > OTf >Br >> Cl
Kein Amin und kein Cu(I) nötig!
Ligandenfreie Katalyatoren wie PdCl2 (CH3CN)2 oftmals reaktiver als Pd(PPh3 )4
I. Beletskaya, Doke. Akad. Nauk. SSSR 1983, 272, 1384
J. K. Stille, Tetrahedron Lett. 1988, 29, 1509
A-11
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
Alkynylzinnverbindungen
+
OTf
Pd(PPh3 )4 / LiCl
Bu3Sn
SiMe3
SiMe3
THF, RT, 41h, 90%
J. K. Stille, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4630.
X
Bu3 Sn
+
I Ph
2 OTf–
I+Ph
R
Bn(PPh3)2 PdCl (5%)
CuI (8%)
DMF, RT
X
R
R
P. Stang, J. Org. Chem. 1996, 61, 6162
A-12
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
Alkynylzinnverbindungen
Latent basenempfindliche Substrate - Sonogashira Kupplung nicht möglich!
MeO2 C
Br
PdCl2(PPh3 )2, THF
Br
+
Bu3Sn
Ph
Ph
MeO2C
25°C, 72h, 92%
CO2Me
CO2 Me
Ph
F. Diederich, Angew. Chem. 1992, 104, 1270.
O
O
I
O
+
PdCl2 (PPh3)2 / CuI
Bu3Sn
O
THF, RT, 2h, 70-74%
OH
OH
R. J. K. Taylor, Tetrahedron Lett. 1996, 37, 7445.
K. Ogasahara, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1996, 1679.
A-13
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
Alkynylmagnesiumverbindungen
cat. Pd(0) oder cat. Ni(0)
R1 X
+
BrMg
1
R
R
R
G. Linstrumelle, Tetrahedron Lett. 1978, 191
R. Rossi, Tetrahedron 1984, 40, 2773
Ni(dppp)Cl2
Cl
+
BrMg
SiMe3
Cl
Me3 Si
SiMe3
(E) oder (Z), Reaktion ist stereospezifisch
F. Wudl, J. Org. Chem. 1984, 49, 4733
A-14
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
Alkynylmagnesiumverbindungen
Ph3Si
TfO
MgBr / LiBr
OTf
OTf
PdCl 2 [L*]
Ph3 Si
bis zu >99%ee
R
N
Cl
Pd
Cl
P
T. Hayashi, Tetrahedron Lett. 1996, 37, 3161
A-15
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
2-Alkynylverbindungen (Propargyl)
R1
R1
Pd(0)
R3
2
R
2
R
X
R3
•
PdX
R1
X = Cl, OAc, OCO2 R
2
R3
•
R
CuI
R4
Cu
Pd(PPh3 )4, CuI
Et
Bu
Cl
+
H
C5H11
R4
R4
(i-Pr)2 NH
91%
Et
Bu
•
C5 H11
J. Tsuji, Tetrahedron Lett. 1990, 31, 7179
J. Tsuji, J. Organomet. Chem. 1991, 417, 305
A-16
Palladium-katalysierte Akinkupplungen
2-Alkynylverbindungen (Propargyl)
Zink
Pd(PPh3 )4
TMS
ZnCl
+
TMS
O
THF, 85%
•
OH
H. Kleijn, Recl. Trav. Chim. Pays-Bas 1982, 101, 97
AcO
Bu
+
Pd(PPh3 )4, (CuI)
H
C 5H11
Bu
•
THF, ZnCl2, 65°C, 74%
C5H11
G. Linstrumelle, Tetrahedron Lett. 1993, 34, 3853
A-17
Alken / Alkin Trimerisierungen
Alkin/Alken-Trimerisierungen
Prinzipien
(1) Alkin-Trimerisierungen
Katalysator bzw.
Mediator
(2) Alkin/Alken-Trimerisierungen
Katalysator bzw.
Mediator
Katalysatoren: Rh, Pd
Mediatoren: Co, Zr
T-1
Alkin/Alken-Trimerisierungen
Mechanismen
(1) Alkin-Trimerisierungen
R
MLn
R
R
R
R
R
MLn
R
R
MLn
R
R
R
Ln
M
R
R
R
R
R
R
R
MLn
R
R R
R
R
R
MLn
R
R
– MLn
(2) Alkin/Alken-Trimerisierungen
R
R R
R
R
R
R
R
R
MLn
R
R
R
T-2
Alkin/Alken-Trimerisierungen
(1) Alkin-Trimerisierungen
Cobalt
R1
1
Ph3P R
CpCo(PPh3)2 + R1
2
R
R3
R4
CpCo
R4
R2
5
R
6
R
3
R
R
6
R2
R5
R3
R4
13-59%
Kuramitsu, T.; Yamazaki, H.; Wakatsuki, Y. Tetrahedron Lett. 1974, 4549.
MeO
MeO
MeO
Me3Si
N
SiMe3
MeO
N
CpCo(CO)2
SiMe3
93%
SiMe3
SiMe3
Hillard, R.; Parnell, C.; K. P. C. Vollhardt Tetrahedron 1983, 39, 905
T-3
Alkin/Alken-Trimerisierungen
(1) Alkin-Trimerisierungen mit Nitrilen
Cobalt
X
X
NMe2
CpCo(COD)
H
CN
NMe2
X = H, 85%
X = Cl, 75%
X = Br, 70%
H
N
14 atm
140 °C
C. Bottehi J. Org. Chem. 1994, 59, 7125.
(1) Alkin-Trimerisierungen mit Isonitrilen
Cobalt
X
R
CpCo(CO)2
m-xylene, ∆, hυ
R'
3-5h
+
N C O
X=H2, (OR) 2
66-94%
X
R
N
R'
OH
Earl, R.; Vollhardt, K. P. C., J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 6991
T-4
Alkin/Alken-Trimerisierungen
(1) Alkin-Trimerisierungen
Rhodium
O
O
R
R
R
R
Rh(PPh3) 3Cl (cat)
O
O
EtOH, 1h, 40 °C
R = H, 79%
59%
R=
Rh(PPh3)3Cl (cat)
O
O
2h, 25 oC
75%
O
O
R. Grigg, Tetrahedron Lett. 1982, 23, 2691
T-5
Alkin/Alken-Trimerisierungen
Rhodium
(1) Alkin-Trimerisierungen
O
Me O
0.2 eq ClRh(PPh3)3
EtOH, 78°C
RO
RO
RO
O
O
RO
RO
RO
OBn
BnO
BnO
BnO
Me O
R = TBDPS, 35%
R = Ac, 58%
OBn
Acetylen in EtOH
0.1 eq ClRh(PPh3)3 , 0°C
O
O
89%
BnO
BnO
BnO
O
Zhu, H.; Holmquist, C.; McDonald,F. E. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6605
T-6
Alkin/Alken-Trimerisierungen
Ruthenium
(1) Alkin-Trimerisierungen – Metathese
R
[Ru]
[Ru]
R
Ph
R
[Ru]
[Ru]
R
Ph
RuLn = PhCH2=Ru(PCy3)2Cl2
Ph
R
S. Blechert Chem. Commun. 1997, 1983.
T-7
Alkin/Alken-Trimerisierungen
Ruthenium
(1) Alkin-Trimerisierungen
Ts
N
Ph
Ts
N
5 mol% RuLn
Ph
74%
O
O
5 mol% RuLn
68%
O
O
O
O
RuLn = PhCH 2=Ru(PCy3)2Cl2
S. Blechert Chem. Commun. 1997, 1983.
T-8
Alkin/Alken-Trimerisierungen
(1) Alkin-Trimerisierungen
Rhodium
NHAc
+
CO2Et
(PPh3)3RhCl
OH
NHAc
HO
CO2Et
80 °C
81%
S. Kotha Tetrahedron Lett. 1997, 38, 3561.
(2) Alkin/Alken-Trimerisierungen
Palladium
Bn
Bn
+ Me3 Si
SiMe3
Pd(PPh3)4
65 °C
86%
SiMe3
Me3Si
Y. Yamamoto J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11313.
T-9
Alkin/Alken-Trimerisierungen
Zirkon
(1) Alkin-Alken-Schwefel-Trimerisierung
R1
Cp2Zr(Me)Cl
Li
BuLi
R2
TMS
R2
MeCp2Zr
R4
–CH4
R2
R2
R1
Cp2 Zr
R1
R1
Cp2
Zr
R1
SCl2 , THF
TMS
R4
R1
R2
60-80%
S
TMS
R4
R2
Fang, Q.; Buchwald,S. L. J. Org. Chem. 1989, 54, 2793
T-10
RhodiumcarbenAlkinkupplungen
Rh-katalysierte Carben-Alkinkupplungen
Prinzipielle Reaktionsmöglichkeiten
R
O
N2
R
O
RhLn
Rh2 (OAc)4
O
LnRh
O
R
LnRh
O
R
Ln
R
O
RhLn
O
R
Rh
R
Rh-Carbenoide können (1) nucleophil von Mehrfachbindungssystemen (Alkene, Alkine)
(2) nucloephil von Carbonylsauerstoffatomen angegriffen werden
Rh-1
Rh-katalysierte Carben-Alkinkupplungen
Et
O
N2
O
Ln Rh
Et
Et
O
5 mol % Rh2 (OAc)4
72%
O
Me
Ph
O
5 mol % Rh2(OAc)4
Me
N2
H3C
O
O
CH3
O
O
Me
O
Ph
Ph
Ln Rh
O
N2
O
5 mol % Rh2(OAc) 4
O
CH3
O
Ln Rh
O
NMe
Me
NMe
O
CH3
O
H3C
O
NMe
Erfolg der Cyclisierungen von der Vorzugskonformation abhängig
A. Padwa J. Org. Chem. 1993, 58, 21.
Rh-2
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