Moderne Methoden in der Organischen Chemie

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1 Moderne Methoden in der rganischen Chemie 0. Allgemeines: Wichtig für alle chemischen eaktionen: Selektivität Chemoselektivität: egioselektivität: Stereoselektivät: - nantioselektivität: -Diastereosektivität: ' 'M 'M ' -Stereospezifität: ' Br Br ' 2 ' Br 2 Br Br ' Br 1

2 1. xidationsreaktionen 1.1 xidationen von C -Bindungen icht aktivierte C -Bindungen Barton eaktion C 3 Cl C 3 Ac Pyr Ac hν. C 2. C 3.. Ac Ac 2 C C Ac Ac J. Chem. Soc., Perkin I 1979,

3 1.1.2 Allylische/benzylische C -Bindungen - mit Selendioxid Se C C C 'n' Se [2.3]-sigmatrope Umlagerung Se - Se, Se 2 xid. C Se 2,, M C J. rg. Chem. 1978, mit Singulett-Sauerstoff 3 hν 2 Methylenblau C 3 / 2 Methylenblau Stehenlassen ed. ed. J. Chem. Soc. Perkin I 1989,

4 1.1.3 xidation α zu C X-Bindungen 1) Alkohole viele Möglichkeiten eagentienwahl sehr wichtig Übersicht: Cr 3 /Pyr; Cr 3 / 2 S 4 Me 2 C/Al/iPr) 3 (ppenauer, etc.) DMS/DCC (CCl 2 ) (Swern, Moffatt) -C -C Cr 2 (tbu) 2, Pb(Ac) 4 starke x-mittel (KMn 4 ) Mn 2 a) Chromat-eagentien Cr 3 /Pyr. 20 h, rt 89% J. Am. Chem. Soc. 1954, 76, Mechanismus: ' Cr Cr 3 C C C Cr ' ' Alkohol Aldehyd: mit Cr 2 (tbu) 2 oder Cr 3 -C 2 Cr 3 -C -C in C 2 Cl 2, Py "nichtwässrig" "wässrig" 2 4

5 b) ydrid-abstraktion ppenauer-xidation SPh Aceton Al(iPr) 3 SPh Al SPh Tetrahedron Lett. 1977, 3227 c) Moffatt-Swern-xidation (DMS-xidationen) Alkohol DMS (CCl) 2 / CCl 2 / DCC / Ac 2 / P 4 10 (wasserentz. Mittel) DMS (CF 3 C) 2 61% C 3 C C 3 C J. rg. Chem. 1978, 43, Mechanismus: Swern-xidation Cl C 2 S C 3 C 3 C 3 C 2 - Cl - C, - C 2 S C 3 C Cl 3 C C 3 2 S C 2 S - C Cl 3 C 3 Cl S Cl - Cl Cl - C - S Cl Cl - C 2 -C 2 - Cl t 3 - Cl C 3 C 2 S - C 2 C (C 3 ) 2 S 5

6 d) Dess-Martin-xidation erstellung der eagenzes: I C 1) KBr 3 / 2 S 4 2) Ac 2 / Ac 40 min, 100 C Ac Ac I Ac 87% Periodinan (DMP) J. rg. Chem. 1983, 48, C 2 Mechanismus: Ac - Ac I I Ac Ac Ac Ac Ac I Ac DMP 79% C 3 C C 3 C J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, e) Übergangsmetall-katalysierte xidationen für xidationen meist uthenium-komplexe L 3 ucl 2 L u Cl L L L u Cl L L ucl 2 (PPh 3 ) 3 C 70% 3 SiSi 3 Tetrahedron Lett. 1983, 24,

7 TPAP-xidation: mit Tetrapropylammoniumperruthenat 5% Pr 4 u Å Molsieb (M) u - u 3 C 84 % polymergebundene eagentien: Poly- Me 3 u - 4 M C 91% 2) ther, Ketale, Amide, etc. beste Methode: u 4 erstellung in situ: ucl ai 4 oder u 2 ai 4 typ. eaktionsbedungungen: ' ucl / ai 4 C 3 C / CCl 4 / 2 ' " 91% Tetrahedron Lett. 1988, 29,

8 1.1.4 xidationen α zu Carbonylgruppen 1) nolat-xidationen a) lektrophile α-ydroxylierung 1) LDA, -78 C 2) TiCl 2 (Cp) 2, -78 C 3), - 78 C 54 % 92 de J. rg. Chem. 1984, 59, mit Mo-Peroxokomplexen Mo( 2 ) 2 (MPT)(Py) MPT Mo Py TF 20 C MPT Mo Py a 2 S 3 2 C 1) LDA, -78 C 2) Mo-Komplex 3) a 2 S 3, rt C 85% J. Am. Chem. Soc. 1979, 11,

9 b) α-selenierung - mit LDA und PhSeCl bzw. PhSeSePh PhSeCl oder PhSeSePh SePh xid. Ph Se - PhSe 1) LDA 2) PhSeSePh 3) ai 4 4) CaC 3, Toluol, 90% Tetrahedron Lett. 1989, 30, mit Se 2 n-typ-xidation Se Se [2.3] Se Se rganic eactions 1949, 5, 331; 1976, 24, 261. Ph Ph Se 2 / 2 Ac, 4 h 97% J. rg. Chem. 1970, 35,

10 1.2 xidationen von C C-Bindungen xidative Spaltungen a) Glykolspaltung Ac Ac Ph C Pb(Ac) 4 2 Benzol Pb(Ac) 2 b) poxidspaltung elv. Chim. Acta 1936, 19, 519ff. I 4 / 2 45 C C C 70% Tetrahedron Lett. 1973, Wichtige Sequenz: Diol lefin Dialdehyd poxid xidative Decarboxylierung meist über radikalische Zwischenstufen Kochi-Abbau C Me C Me Pb(Ac) 4 Cu(Ac) 2 C Bn Bn C Me C 2 Pb(Ac) 3 Pb(Ac) 3 C C Me Me Cu(II). Cu(I) J. rg. Chem. 1991, 56,

11 1.2.3 xidative Spaltungen a) Baeyer-Villiger-xidation ' Persäure ' '' ' Wanderungstendenz: t-alkyl > s-alkyl > benzyl > phenyl > n-alkyl > methyl Bz Bz Bz Ac tac 6 d, 55 C Bz 70% C C J. Am. Chem. Soc. 1978, 10, 4618ff. b) Beckmann-Umlagerung TosCl a Tos - Tos 2 C 1) 2 Cl C Pyridin S 2) Polyphosphorsäure S J. Am. Chem. Soc. 1978, 100,

12 1.3 xidationen von C X-Mehrfachbindungen poxidierung lektrophile poxidierung a) Persäuren Prileshaev-poxidierung = C 3 Ph 3-Ch-Ph 4-2 -Ph CF 3 pk s = < 0 eaktivität der Persäure C Bz C Benzol, Dioxan 1d, rt Steuerung über koordinierende Gruppen möglich Tetrahedron 1958, 2, 1. MCPBA K 2 C 3, C 2 Cl 2 J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 4618ff. b) Dioxiran Bn Bn Bn Bn Bn Bn Chem. Ber. 1991, 124,

13 c) Übergangsmetalle Vanadin Selektive poxidierung von Allylalkoholen (Sharpless) V(acac) 2 Toluol Intermediat: V J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, Titan 1. asymmetrische poxidierung (Sharpless poxidierung), Ti(iPr) 70-90% 4 > 90% ee generell gilt: wahrscheinlicher Übergangszustand: ( ) -Tartrat (unnatürlich) '' ' ''' Ti Ti () -Tartrat (natürlich) 13

14 vereinfachter Mechanismus: Ti(iPr) 4 () 2 Ti 2 Ti() 2 (Tartrat) Ti()(Allylalk)(Tartrat) TBP TBP Ti()(TBP)(Tartrat) Ti(Allylalk)(TBP)(Tartrat) poxidierung Ti(poxyalk)(tBu)(Tartrat) Anwendungen: kinetische acematspaltungen a) racemische Allylalkohole b) prochirale Substrate ' Ti(iPr) Äq. TBP () -DIPT ' ' 40-49% 40-49% > 99% ee > 99% ee Ti(iPr) 4 1Äq. TBP () -DIPT Angew. Chem 1986, 98, 89. Tandemreaktionen: Ti(iPr) 4 1Äq. TBP () -DIPT 75% Tetrahedron Lett. 1986, 27,

15 Mangan asymmetrische poxidierung unfunktionalisierter Alkene (Jacobson poxidierung) ''' '' ' acl 0.5-8% Katalysator ''' '' ' Katalysator und erstellung: C 1) t, 2, 2) Mn(Ac) ) LiCl, Mn 2 Cl Mechanismen: a) synchron b) radikalisch J. rg. Chem. 1992, 57, ' * *. ' * M M Befund: J. rg. Chem. 1991, 56, % ee C C C 60% ee 87% ee 10 : 90 Tetrahedron Lett. 1991, 32,

16 ucleophile poxidierung poxidierung) tbu Triton B TF, -10 C J. Am. Chem. Soc. 1988, 101, 649. tbu, a Toluol, 2 J. rg. Chem. 1980, 45, Dihydroxylierung trans-diole durch ydrolyse von poxiden Bn a 3, 4 Br Toluol, a, Bn 3 52% selektive poxidierung e -armer Doppelbindungen mit 2 2 / (Scheffer-Weitz- Payne- Umlagerung a 3 Bn Tetrahedron Lett. 1985, 26,

17 cis-diole a) mit Acylhypoiodit (Prévost-eaktion) Dihydroxylierung bevorzugt von der sterisch mehr gehinderten Seite Prinzip : AcAg I 2 AcI AgI AcI Ac Ac Ag I - AgI I 2 Ac Ac Ac Beispiel : 1) AcAg, I 2 Ac, 2, 2) K, Me 67% J. Am. Chem. Soc. 1954, 76, b) mit s 4 Dihydroxylierung bevorzugt von der sterisch weniger gehinderten Seite Beispiele : Ac Ac 1) s 4 Py 2 Benzol, Pyridin 2) a 2 S 3, KC 3, 2 67% J. Am. Chem. Soc. 1959, 81, 1689ff. Thp 5% s Äq. M Aceton, 2 Thp 89% J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 8031ff. 17

18 Sharpless Dihydroxylierung Chirale Liganden auf Chinin-Basis Beispiele: Modell: (DQ) 2 Phal (abgeleitet vom Chinin) (DQD) 2 Phal β (DQD) 2 Phal (abgeleitet vom Chinidin) J. rg. Chem. 1992, 57, s l m α (DQ) 2 Phal J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, Beispiele: Ph CMe AD-Mix α CMe 72% Ph 99% ee J. rg. Chem. 1994, 59, AD-Mix α 79% 98% ee Science 1993, 259, 64. C s C 4 C ohne Ligand 2.8 : 1 (DQD) 2 Phal 39 : 1 (DQ) 2 Phal 1 : 1.3 Tetrahedron Lett. 1993, 34,

19 1.3.3 alooxygenierung analog alogenaddition in Gegenwart von -ucleophilen Beispiele: I 2 2 I 97% ds Tetrahedron 1984, 40, Ph BS C 3 C Ph Br 57% > 95% ds J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 260. alolactonisierung: C Br 2, KBr 2 Br 91% J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, ydratisierung a) xymercurierung / eduktion g Ac Ac Ac g Ac 2 gac ab 4 - hohe egioselektivität Addition nach Markownikow Intramolekulare Variante: Ph 3 C Ph 3 C 1) g(ac) 2 2) KCl gcl 82% 95% ds Tetrahedron Lett. 1984, 25,

20 b) ydroborieung / xidation B 2 B 2 B 2 - B 2 2 ' '' '' ' '' ' '' ' B 2 '' ' Addition an sterische weniger gehinderte Position Addition nach anti-markownikow eaktivität Selektivität 2 B B 2 B 3 Gängige Borane: B 2 "B 3 " (B 2 6 ) B Thexylboran Diboran 9-BB Beispiele: 1) 9-BB 2) a, 3) AcCl Ac > 99% ds Ac Ac J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, Thexylboran TF, 15 min B a % 72% J. Am. Chem. Soc. 1972, 94,

21 Asymmetrische ydroborierung a) Verwendung chiraler Borane Beispiele: B 3 B 2 Pinen B 2 α-pinen IpcB 2 Ipc 2 B Tetrahedron 1981, 37, Ipc 2 B eterocycles 1989, 28, 1. b) Übergangsmetall-katalysierte ydroborierung B h(cd) 2 BF % 85-96% ee PPh 2 PPh 2 -()-Binap J. Am. Chem. Soc. 1989, 111,