Suzuki-Reaktion. - Kupplung einer Aryl- oder Vinylboronsäure mit einem Aryloder Vinylhalogenid - verläuft Palladiumkatalysiert

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1 Suzuki-Reaktion - Kupplung einer Aryl- oder Vinylboronsäure mit einem Aryloder Vinylhalogenid - verläuft Palladiumkatalysiert Allgemein: R-X + R -B-R R-R + X-B-R R-X + R -B-() 2 R-R + X-B-() 2 R, R = Aryl- oder Alkenylrest R = Estergruppe X = Br, I, S 2 CF 3 oder Cl Beispiel: B() 2 Br C Pd(Ac) 2 (0,3 mol%) PPh 3 (0,9 mol%) Na 2 C 3 (1,2 Äquiv.) i-pr, 2, Rückfluss C 86,3%

2 äufigster Katalysator: Tetrakis(triphenylphosphan)palladium Pd(PPh 3 ) 4 dissoziiert in Lösung zu Pd(PPh 3 ) 3 und Pd(PPh 3 ) 2 eigentlicher Katalysator: Pd(PPh 3 ) 2 Als rganometallverbindungen: Bororganyle (statt der Stannate der Stille-Reaktion): Alkenyl- oder Arylboronsäuren Alkenyl- oder Arylboronsäureester 9-BBN- Derivate mit primären Alkylresten

3 Kreisprozess des Katalysators Ar-Ar Pd(II) Pd(0)L n Ar-X reduktive Eliminierung oxidative Addition L L Ar Pd(II) Ar Ar Pd(II) X L L Transmetallierung XB() 3 - Ar-B() 3 -

4 Problem der β-ydrid-eliminierung Bei primären Alkylgruppen kann es durch Eliminierung zur Ausbildung von Alkenen kommen: L L 2 C 2 C Pd Ar 2 C C 2 Pd Ar L L

5 Mit PdCl 2 (dppf)-katalyse können auch primäre Alkylgruppen mit Aryl- oder Vinylhalogenid gekuppelt werden: Meistens werden 9-BBN Reagenzien benutzt Beispiel: (0,9 Äquiv.) 3 C 3 C Br B(C 2 ) 8 CN PdCl 2 (dppf) (3 mol%) K 2 C 3 (2 Äquiv.) DMF, TF, 50 C 3 C 3 C (C 2 ) 8 CN 81%

6 Es wird vermutet, dass durch den großen Winkel des dppf- Liganden dieser Katalysator mehr als andere die reduktive Eliminierung gegenüber der β-ydrid Eliminierung begünstigt. PPh 2 Cl 88 Cl dppf = Fe Pd PPh 2 Ph 2 P 99 PPh 2

7 Stereoselektivität Bu Bu Alkenylboronsäureester kann man wahlweise mit cis- oder mit trans-konfiguration herstellen, R ex B Pd(PPh 3 ) 4 (kat.), 2 NaEt R ex B Pd(PPh 3 ) 4 (kat.), 2 NaEt ebenso Iodolefine, somit kann man stereoselektiv mit Bu I Bu Pd-katalysierter I Kupplung je zwei (Pri) 2 B (Pri) 2 B dieser Bausteine jedes der 4 Doppelbindungsisomere die es ex Pd(PPh 3 ) 4 (kat.), 2 NaEt ex Pd(PPh 3 ) 4 (kat.), 2 NaEt von konjugierten 1,3-Dienen gibt synthetisieren Bu Bu ex ex

8 Möglichkeiten der Darstellung stereospezifischer Bor-Edukte 1. cis R BX 2 n-bu Br -Bu Br 1. BBr 2 2. ipr KB(iPr) 3 n-bu B(iPr) 2 B(iPr) 2 -ex 1. n-buli 2. B(iPr) 3 3. Cl n-ex B ipr ipr 2 Lindlar-Katalysator n-ex B(iPr) 2

9 2. trans R BX 2 n-pr B n-pr B n-bu 1. Et 3 Si 2. BCl 3 n-bu BCl 2 B n-bu

10 Chemoselektivität Relative Reaktivität der Abgangsgruppen: I > Br > Triflat >> Cl Möglich: Aufeinanderfolgende Substitution: i-pr 2 N i-pr 2 N B() 2 Pd(PPh 3 ) 4 (kat.) Na 2 C 3 Br I Br i-pr 2 N Zugabe von () 2 B zum Reaktionsgemisch

11 Anwendungsbeispiel: Stereoselektive Synthese von Vitamin A B() 2 B Pd(PPh 3 ) 4 K (aq) TF I Die Boronsäure wird durch Zugabe von K in das Boronation überführt, dieses geht mit dem Pd(II)-Intermediat eine Ummetallierungsreaktion ein, nach der eine reduktive Eliminierung zum Kupplungsprodukt führt

12 Vergleich Stille und Suzuki-Kupplung Die Ausbeuten sind oft vergleichbar hoch: C 3 C 3 Men Tf + Sn(C 3 ) 3 C 3 Pd(PPh 3 ) 4 (5 mol %) CuI (4 mol %) LiCl (4,4 Aquivalente) BT ( 1,8 mol %) p-dioxane, Rückfluss, 1h 3 C Men C 3 81 % N t-bu N 3 C t-bu C 3 C 3 Men Tf + B() 2 N C 3 t-bu Pd(PPh 3 ) 4 (4 mol %) Na 2 C 3 C 3 p-dioxane, Rückfluss, 45 min Men N C 3 90 % t-bu 3 C

13 Vorteile der Suzuki-Kupplung: keine teuren und toxischen rganostannate andere funktionelle Gruppen stören nicht Stereoselektivität Chemoselektivität Nachteile: Einige empfindliche Verbindungen vertragen die Reaktionsbedienungen nicht

14 eck-reaktion Allgemein: - Kupplung zwischen lefinen und Alkenyl/Aryl-Bromiden(Iodiden,Triflaten) - Reaktion verläuft Palladium katalysiert - lefine beinhalten im Gegensatz zu anderen Reaktionen kein Metall - trans-stereospezifisch

15 Mechanismus der eckreaktion mit neutralem Palladiumkomplex

16 Reduktion des Pd(II)-Salzes Das Palladium wird in situ reduziert Normalerweise wird ein Phosphinligand dafür oxidiert

17 Mechanismus der eckreaktion mit kationischem Palladiumkomplex

18 β-ydrid Eliminierung - Die reversible β-ydrid Eliminierung führt zur Alkenisomerisierung - Der Einsatz von Silbersalzen kann die Isomerisierung minimieren

19 Reaktionsbedingungen talysator: Pd(Ac) 2 meist benutzt Pd 2 (dba) 3 - stabile Pd(0) Quelle - nützlich, wenn das Substrat oxidationsempfindlich ist ganden: Phosphine(PR 3 ), verhindern die Bildung eines Palladiumspiegels sungsmittel: sen: aprotisch Lösliche Unlösliche z.b. : NEt 3 Ag 2 C 3

20 eck-reaktion unter Jeffery Bedingungen ombination von nicht löslichen Basen und Tetraalkylammoniumsalzen als Phasentransferkatalysator) adurch sind tiefere Temperaturen und schnellere Reaktionsführung möglich eispiel: zugefügte Äqui. n-bu 4 Cl GC Ausbeute (%)

21 Regioselektivität bei neutralem Pd-Komplex also: bei neutralem Pd-Komplex hängt die Regioselektivität von der sterischen Umgebung ab

22 Regioselektivität bei kationischem Pd-Komplex also: bei kationischem Pd-Komplex hängt die Regioselektivität von elektronischen Effekten ab

23 Einsatz der eck-reaktion für Makrocyclisierung I PdCl 2 (C 3 CN) 2 (100 mol %) Et 3 N C 3 CN, 25 C 55 % 3C 3 C

24 eck-reaktion in Tandemreaktionen rraussetzung: es findet beim Palladium-Komplex keine β-ydrid Eliminierung statt

25 Beispiel für Tandemreaktion eck / Elektrocyclischer Ringschluß

26 Vorteile eck-reaktion: - es wird kein weiteres Metalorganyl benötigt - große Anwendungsmöglichkeit, da breite Produktpalette - Vorhersage der Stereochemie möglich (trans)