Inhaltsverzeichnis Phosphor- und Schwefel-Yliden

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1 Inhaltsverzeichnis 3.6 Enolate von Carbonylverbindungen als Nukleophile Allgemeines Zur Darstellung von Enolaten und verwandten Spezies Zur Spaltung von β-dicarbonylverbindungen Aldolkondensation und verwandte Reaktionen (Mannich- Reaktion, Strecker-Synthese) Reaktionen zwischen Ketonen und Carbonsäurderivaten Reaktionen zwischen Carbonsäurederivaten (Claisen- und Dieckmann-Kondensation) Michael-Addition und Robinson-Anellierung 3.7 Umsetzung von Ketonen mit Phosphor- und Schwefel-Yliden Allgemeines Wittig-Reaktion

2 Ylide Ylid = Verbindung, für die sich eine Grenzstruktur schreiben lässt, bei welcher zwei benachbarte Atome mit vollem Oktett entgegengesetzte Ladungen aufweisen Ylide sind relativ stabil, falls man das Oktett aufweiten und die entsprechende Ylen-Form schreiben kann (also ab der 3. Periode, z.b. P- und S-Ylide, nicht aber N-Ylide!)

3 Ylide Vergleichbar mit P-Yliden:

4 Ylide Hingegen N-Ylide:

5 Erzeugung von P-Yliden Phosphor-Ylide können durch Deprotonierung der entsprechenden Phosphoniumsalze mit starken Basen hergestellt werden Phosphoniumsalze erhält man z.b. durch Alkylierung von Phosphanen (S N -Reaktion)

6 Erzeugung von S-Yliden Schwefel-Ylide können durch Deprotonierung der entsprechenden Sulfoniumsalze mit starken Basen hergestellt werden Sulfoniumsalze erhält man durch Alkylierung von Sulfiden (S N -Reaktion)

7 Stabilisierte Ylide Ylide werden durch π-akzeptor-substituenten am nukleophilen Zentrum stabilisiert. Meist werden Dialkoxyphosphorylacetate (RO) 2 P(O) CH 2 CO 2 R eingesetzt vgl. mit Malonaten! Diese sind wesentlich saurer als hydrocarbyl-substituierte Oniumsalze (Basenstärke von OH oder RO reicht aus zur Deprotonierung) Wittig-Horner-(Emmons-Wadsworth-)Variante der Wittig-Reaktion

8 Wittig-Reaktion Georg Friedrich Karl Wittig, (Berlin) Professor in Braunschweig, Tübingen, Heidelberg Wittig-Umlagerung: G. Wittig, L. Löhmann, Ann. Chem. 1942, 550, 260 Wittig-Reaktion: G. Wittig, U. Schöllkopf, Chem. Ber. 1954, 87, 1318 Wichtige Triebkraft: Bildung von Ph 3 P=O (Oxophilie des Phosphors! P=O Bindungsenergie in POCl 3 : 130 kcal/mol) BASF: weltweite PPh 3 -Recyclierung aus dem Phosphanoxid

9 Chemie-Nobelpreis 1979 For their development of the use of boron- and phosphoruscontaining compounds, respectively, into important reagents in organic synthesis" Herbert C. Brown Purdue University West Lafayette, IN, USA Georg Wittig University of Heidelberg Heidelberg, Federal Republic of Germany

10 Betain in Rübenzucker-Melasse Zuckerrübe (Beta vulgaris)

11 Stereochemie der salzfreien Wittig-Reaktion Betrachtung bezieht sich auf nicht-stabilisierte Ylide Salzfrei : Abwesenheit von Li-Salzen ( Wahl der Base!) In Abwesenheit von Li-Salzen isomerisiert das cis-oxaphosphetan nicht zum trans-oxaphosphetan (kein Gleichgewicht!) Diastereoselektivität des 1. Additionsschritts nicht definitiv geklärt; kinetische Kontrolle

12 Schlosser-Variante der Wittig-Reaktion Betrachtung bezieht sich auf nicht-stabilisierte Ylide Zugabe von Li-Salzen elektrostatische Stabilisierung des Betains erhöht dessen Lebensdauer In einem Deprotonierungs-/Reprotonierungs-Gleichgewicht (t-buoh!) überwiegt das thermodynamisch stabilere Betain trans-oxaphosphetan trans-olefin (E)

13 Schlosser-Variante der Wittig-Reaktion

14 Wittig-Reaktion - Synthese von Bombykol

15 Synthese von Vitamin A (Pommer & Wittig) Wachstum von Epithelzellen, Sehpurpur im Rhodopsin, Blutbildung Carotinoide sind Radikalfänger. Sie werden im Dünndarm in Retinol gespalten. S. auch:

16 Wittig-Horner-Reaktion (Emmons-Wadsworth) Stabilisierte Ylide schwächere Base (OH, RO ) reicht aus zur Deprotonierung des Dialkoxyphosphorylacetats (RO) 2 P(O) CH 2 CO 2 R Nebenprodukt = wasserlösliches Phosphat kein Trennproblem (im Gegensatz zu Ph 3 P=O!) trans-produkt überwiegt Herstellung von Dialkoxyphosphorylacetaten über die Arbuzov-Reaktion:

17 Wittig-Horner-Reaktion (Emmons-Wadsworth) Stereochemische Betrachtung

18 Peterson-Olefinierung Ionische β-elim. mit Elektrofug = SiR 3 statt H; s. Kap Hoch stereoselektive anti- oder syn-eliminierung, je nach gewählten Reaktionsbedingungen mbe [kcal/mol] mbe (Si C) = 69 mbe (Si O) = 108 P. F. Hrudlick, D. Peterson, J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 1464.

19 Umsetzung von S-Yliden mit Ketonen Reaktion analog der mit P-Yliden bis zur Betain-Stufe Anschliessend S N 2(S N i)-reaktion unter Ausbildung eines Epoxids (Oxirans) Beispiel

20 Merry Christmas and a Happy New Year!