1. Übung zur Vorlesung OC III

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1 1. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Für eine retrosynthetische Zerlegung eines Zielmoleküls bietet es sich an dieses zuerst in sinnvolle Synthone zu zerlegen und anschließend die dafür denkbaren Syntheseäquivalente zu formulieren. Die Verbindungen A (wichtiges Intermediat in der Totalsynthese des Mohnalkaloids Papaverin) und B können durch bekannte Reaktionen aufgebaut werden. Überlegt Euch zuerst welche Synthone in Frage kommen, welche Syntheseäquivalenten Euch dazu einfallen und formuliert die dazu passenden Retrosynthesen. Me Me Me Me A B Aufgabe 2 Die (regio- und stereoselektive) erstellung von Enolaten ist für eine Vielzahl von Reaktionen in der organischen Chemie von großer Bedeutung. Die Deprotonierung von Ketonen kann unter bestimmten Reaktionsbedingungen regioselektiv erfolgen. Gebt für folgende Umsetzung die beiden möglichen Regioisomere an. Unter welchen Reaktionsbedingungen kann man selektiv jedes der beiden Isomere herstellen und warum? Base 1

2 Welche Enolate erwartet Ihr für folgende Umsetzungen? LDA, 78 C (TF) LDA, 78 C (TF) eben der Regiokontrolle ist die Stereokontrolle bei Reaktionen von Enolaten entscheidend. Welche Faktoren sind hierfür von Bedeutung und warum? Wie schaut der Übergangszustand aus? Welche Enolate erwartet Ihr daher für folgende Umsetzungen? Tipp zu f: Auch wenn es einfach aussieht, denkt mal genau über den Übergangszustand nach. c) LDA, 78 C (TF) d) LDA, 78 C (TF) e) LDA, 78 C (TF) f) LDA, 78 C (TF) 2

3 Aufgabe 3 eben einer Stereokontrolle, die durch E/Z-Konfiguration des intermediär erzeugten Enolats bestimmt wird, spielt häufig die sogenannte substratinduzierte Diastereoselektiviät eine wichtige Rolle bei stereoselektiven Reaktionen. Diese Konzepte sind jedoch nicht auf Reaktionen mit Enolaten begrenzt, sondern finden ganz im Gegenteil in einer Vielzahl von stereoselektiven Reaktionen Anwendung. Findet heraus wodurch bei folgenden Reaktionen eine Stereokontrolle erfolgt und gebt die daraus resultierenden Produkte an. 1) LDA, MPT, 78 C (TF) 2) MeI Et 1) LDA, 78 C (TF) 2) c) 1) LiMDS, 78 C (TF) 2) Me 3

4 2. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1a Ausgehend von Amid A soll der Alkohol B hergestellt werden. ennt Reagenzien, Zwischenstufen und erklärt die Stereochemie des Zielmoleküls. Ph A B Pentan-3-on soll unter Auxilliarkontrolle enantioselektiv α-alkyliert werden. Mit ilfe welchen Auxilliars könnte man zum Produkt C gelangen? Aufgabe 1b Welches sind die Produkte folgender Reaktionen? Begründet die auftretende Stereochemie! C Me Me 1. LDA, 70 C (TF) 2. Bn LDA, 78 C (TF) 2. I 4

5 Aufgabe 2 Ergänzt die fehlenden Reagenzien, Zwischenstufen und Produkte und benennt die erstellungsmethode der Alkyldonoren. C 2 TBDMS TBDMS Et 2 secbuli, TMEDA 78 C, 1 h (TF) Cl Et 2 Cl Ts Ts nbuli 70 C (Et 2 ) DMF Me Cl Cl LiTMP 70 C (TF) 5

6 3. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Cuprate stellen wichtige Alkyldonoren dar, die sich häufig durch hohe Chemo- und Regioselektiviät auszeichnen. Vervollständigt die Umsetzungen, achtet dabei auf die Regioselektivität und überlegt Euch wie die dafür notwendigen Cuprate dargestellt werden. Welches Cuprat könnte man verwenden, wenn man einen wertvollen Rest einführen möchte? 6 TP Bu 2 CuLi (Et 2 ), 60 C TP: Tetrahydropyranyl CuLi Cl 2 (Et 2 ) c) Cl Ts t BuC 2 Cu(C)ZnCl (TF) 75 C RT Aufgabe 2 Die folgende Kreuzkupplung an 2,4-Dibromthiazol verläuft selektiv in 2-Position. Zeichnet zunächst den Katalysezyklus für diese Reaktion und überlegt, in welchen Schritt die Selektivität bestimmt wird. Wie kann man die Selektivität erklären? S + IZn TES [Pd 2 (db 3, dppf] (TF) RT, 16 h 85% S TES 6

7 Aufgabe 3 Welche Produkte erwartet Ihr für folgende Umsetzungen. Wie kann man die jeweils eingesetzten metallorganischen Reagenzien herstellen? + SnBu 3 Ts Pd(PPh 3 ) 4 (Dioxan) 100 C 85% Boc Boc I Ct Bu + BnC Trt Trt: Trityl ZnI PdCl 2 (PPh 3 ) 4 (DMA) 40 C 79% c) Et 3 Si CPMB PMB: p-methoxybenzyl Tf 2, Lutidin (C 2 Cl 2 ) 0 C PMBC BB [PdCl 2 (dppf)], a (TF) 60 C 66% 7

8 4. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Pd-katalysierte Allylierungen sind häufig wichtige Schlüsselschritte in aturstoffsynthesen. Vervollständigt die Umsetzungen und achtet auf die Regio- und Stereoselektivität. a, Pd(PPh 3 ) 4 (TF) 45% Ac CMe umulen Ac Me Et 2 C t Bu a, Pd 2 (db 3, PPh 3 (TF) 91% (-) Strychnin Aufgabe 2 Welche Produkte erwartet Ihr für folgende Reaktionen? Benennt Reagenzien, Zwischenprodukte und Produkte. SiMe 3 + Cl AlCl 3 (C 2 Cl 2 ) 60 C 90% t Bu 8

9 c) SiMe 3 AgBF 4, I 2 (Me) 30 min, 0 C Aufgabe 3 Welche Produkte werden bei folgenden Umlagerungen gebildet (Mechanismus)? Ts CaC 3, LiCl 4 (TF) C 2 Me EtAc (-)-Carvon c) S K t Bu, t Bu (CCl 4 ) 50 C, 20h d) 2 hν ( 2 ) e) n BuLi, 78 C (TF) 6-10 h 9

10 5. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Laulimalid, ein starker Inhibitor des Zellwachstums, kann durch einen Makrolactonisierung mit ilfe einer Mitsunobu Reaktion aufgebaut werden. Wie sieht das dafür notwendige Edukt aus und welche Reagenzien sind erforderlich? TBS TBS Aufgabe 2 Gebt die Produkte für folgende Umsetzungen an und begründet euer Ergebnis. Welche Reaktionen verlaufen mit hoher Selektivität und welches ist das bevorzugte Diastereomer? Ph 3 C 1. BuLi, 50 C (TF) 2. PhC 1. LDA, 70 C (TF) 2. PhC c) 1. Bu 2 BS 2 CF 3, DIPEA 70 C (TF) 2. PhC Aufgabe 3 Wie kann man den Aldehyd 1 mit ilfe einer Auxilliar-gesteuerten Aldol-Reaktion ausgehend von Verbindung 2 herstellen? Welches Auxiliars führt zum hier gezeigten Enantiomer? PMB? PMB Me

11 6. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Überlegt Euch um welche Reaktionen es sich im Folgenden handelt und was deren Produkte sind. B 60 C Me 94% SiMe 3 Bu 4 F 65 C (TF) 91% Me 2 AlCl 0 C (C 2 Cl 2 ) 63% Bicyclus Me C Et Si TiCl 4 78 C (C 2 Cl 2 ) Me Me 50% 11

12 Aufgabe 2 Gebt die entstehenden Produkte (achtet auf evtl. Diastereoselektivitäten) bzw. fehlenden Reagentien in folgenden Reaktionen an. Um welche Reaktionen handelt es sich. I CrCl 2, icl 2 (TF) 76% Cp 2 TiCl 2, Zn TMSCl (TF) 72% TiCl 3, Zn (TF), 40 C Cl S S Cl 44% 1. TES 2. TES Aufgabe 3 Für folgende Umsetzungen werden umgepolte d 1 -Bausteine benötigt. Gebt die fehlenden Reaktanden und die Bedingungen folgender Umsetzung an. Ph Me Ph Me Die beiden unten gezeigten Produkte wurden beide in einer Multikomponentenreaktion hergestellt. Findet die Edukte und formuliert einen Mechanismus für die jeweilige amensreaktion. C Et Bn CMe 2 Ph CtBu 2 C C 2 C ipr 12

13 7. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 In folgenden Reaktionen sollen Alkyldonoren mit Carbonylverbindungen umgesetzt werden. Wählt das in Frage kommende Reagenz aus den gegebenen Möglichkeiten aus und begründet Eure Wahl. Me 2 TiCl 2 MeLi MeZnI SiMe 3 Me 3 SiC 2 CeCl 2 (Me 3 SiC 2 ) 2 CuLi Me 3 SiC 2 Li C 2 Et ZnC 2 C 2 Et (Et 2 CC 2 ) 2 CuLi Et 2 CC 2 Li Me 2 C C Me 2 C MeTi(iPr) 3 MeMg Me 2 TiCl 2 Ph Bu Ph BuLi Bu 2 CuLi BuCeCl 2 13

14 Aufgabe 2 Der chirale Aldehyd A reagiert mit MeTi(iPr) 3 mit hoher Diastereoselektivität zu dem Alkohol B, während bei der Umsetzung mit MeTiCl 3 vorwiegend C gebildet wird. Bn 2 Ti-Reagenz Bn2 Bn 2 A B C MeTi(iPr) 3 97 : 3 MeTiCl 3 6 : 94 Mit ilfe welches Modells kann man jeweils die Stereochemie des auptdiastereoisomers erklären? Zeichnet die dazugehörigen ewman-projektionen der Übergangszustande und erklärt warum sich die Diastereoselektivität in Abhängigkeit vom Titanreagenz ändert. Was erwartet man für folgende Umsetzung und wie sieht der dazugehörige Übergangszustand aus? MeTi(iPr) 3 Me 14

15 8. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Gebt die Produkte der folgenden Reaktionen an. Achtet auf die Selektivitäten! Wodurch lassen sich diese umkehren? SiMe 3 SiMe 2 Ph K, 0 C (TF) 99% (F 3 CC 2 ) 2 P C 2 Me KMDS, 78 C (TF) Ac C 3 90% Wodurch lassen sich folgende Edukte zu den gezeigten lefinen umsetzen? C 2 Me S 2 Ph Li Aufgabe 2 Findet heraus welche Effekte hier auftreten und erklärt die auftretenden Selektivitätsunterschiede. C C 2 ipr B C 2 ipr (R,R)-1 1, Molsieb (4 Å) 0 C (Toluol) 2a (R,R)-1 2b (S,S)-1 2a : 2b 94:6 30:70 15

16 9. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Wie kann man Verbindung 1 ausgehend von Aldehyd 2 darstellen? Wie erfolgt die Einführung der terminalen Methylgruppe? Diskutiert den Mechanismus der Reaktionssequenz. Bn Bn? Bn Bn 2 1 Aufgabe 2 Die aufgeführten Verbindungen wurden jeweils aus einer oder zwei der folgenden Reaktionen hergestellt: Michael-Addition, Stetter-Reaktion, Aldol-Kondensation, Sakurai-Reaktion, Methlyenübertragung sowie Alkylierung. Was sind die Edukte bzw. Zwischenprodukte der Reaktionen und welche Reagenzien sind dafür erforderlich? Diskutiert die auftretende Diastereoselektivität. d) 2 Stufen Bz e) 2 Stufen, ausgehend von c) 16

17 10. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Ergänzt bei folgenden Cupratadditionen unter Beachtung der Diastereoselektivität die jeweiligen Produkte. Wie sieht die Reaktivkonformation bei Aufgabe b von der Enolat- Zwischenstufe zum Produkt aus? Bei Aufgabe d und e erfolgt nach der Cuprataddition eine Enolatabfangreaktion. Me 2 CuLi (Et 2 ) 70% Et Me 2 CuLi LiI (Et 2 ) 76% Enolat-Zwischenstufe c) Me 2 CuLi (Et 2 /Benzol) 86% d) 1. n-c 5 11 TP 2. ClC 2 C 3 Cu(C CC 3 7 -n)li e) 5% Cu Mg (TF) C 2 C 3 60% Enolat-Zwischenstufe 17

18 Aufgabe 2 Welche Produkte erhält man bei diesen Baylis-illman-Reaktionen? C DABC (DMS) = Festphase Et [PBu 3 ] r.t., 1 d Aufgabe 3 Findet heraus was die Produkte der folgenden Radikalreaktionen sind. I C hν, Bu 3 Sn 25 C (Et) 91% Ph C Ph 3 Sn [AIB] reflux, 10 h (Benzol) 56% Ausgehend von Substrat 1 kommt man in nur einem Schritt zum tricyclischen aturstoff irsuten. Wie sieht irsuten aus und was sind die Zwischenstufen der Reaktion? Macht Euch außerdem Gedanken über den stereochemischen Verlauf der Reaktion. I Bu 3 Sn [AIB] reflux, 1 h (Benzol) 64% irsuten 1 18

19 11. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Was sind die Produkte der folgenden eck-reaktionen? Diskutiert die auftretende Regio- und Stereochemie. I + CEt [Pd(Ac) 2 ] K 2 C 3, n-bu 4 Cl RT (DMF) t-bu Ac [Pd(Ac) 2, (o-tol) 3 P] Et 3, 80 C (C 3 C) RT (Cl, 2 ) c) I [Pd(Ac) 2 ] K 2 C 3, n-bu 4 Cl 90 C (DMF) Me (drei Produkte) d) DBS [Pd(CCF 3 ) 2 (Ph 3 P) 2 ] i-pr 2 Et, 110 C (Xylol) 19

20 Aufgabe 2 Die Vorteile der Carbometallierung liegen zum einen in ihrer Stereo- und Regioselektivität und zum anderen in der vielfältigen Folgechemie der entstehenden rganometallverbindungen. Welche Verbindungen erhält man bei folgenden Umsetzungen und wie kann man die dabei auftretende Stereochemie erklären. C, Cp 2 ZrCl 2, Mg I Et nbuli, 100 C (TF) c) Bn Bn Mg (Et 2 ) d) Mg Cu SMe 2 (SMe 2 /Et 2 ) 1) 2) Li nbu PMB 20

21 12. Übung zur Vorlesung C III Aufgabe 1 Durch Cobalt-katalysierte Cooligomerisierungen lassen sich leicht oligo(hetero)cyclische Systeme aufbauen. Welche Produkte entstehen bei den gezeigten Beispielen? Macht Euch Gedanken zum Mechanismus des Beispiels a. Me 3 Si CpCo(C) 2 60% Me 3 Si nc 4 9 CpCo(C) 2 (o-xylol) C 67% Aufgabe 2 2,4,6-ctatrien kann sowohl photochemisch als auch thermisch cyclisiert werden. Wie sehen die jeweiligen Produkte dieser Reaktionen, den Woodward-offmann-Regeln nach, aus? hν T Ergänzt das Produkt folgender photochemischer Cyclisierung. hν Cl 21

22 Aufgabe 3 Ergänzt die folgenden Reaktionen und achtet dabei auf alle auftretenden Selektivitäten. Me C 2 Me reflux, 100 h Me 3 Si ptsa 68% Ar Ph 85 C, 24 h (Benzol) 90% 88:12 0 C, 15 min (Toluol) Me 2 C Bn 77% 22