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Asymmetrische Synthese

Asymmetrische Synthese. Reduktion und Oxidation. Vorschau. Hydrierung Epoxidierung: Allgemein Epoxiden Sharpless Epoxidierung Mechanismus Beispiele. Asymmetrische Hydrierung. Katalysator: Übergangsmetall-chiraler Ligand-Chelat: Rhodium(I) oder Ruthenium(II) Chirales Diphosphin

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Asymmetrische Synthese

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Presentation Transcript

  1. AsymmetrischeSynthese Reduktion und Oxidation

  2. Vorschau • Hydrierung • Epoxidierung: Allgemein • Epoxiden • Sharpless Epoxidierung • Mechanismus • Beispiele

  3. Asymmetrische Hydrierung • Katalysator: • Übergangsmetall-chiraler Ligand-Chelat: • Rhodium(I) oder Ruthenium(II) • Chirales Diphosphin • Chirales Diol mit Ti, Al • Substrat: • C=C • C=N • Stöchiometrischer Reagenz: • H2 • H- • LiAlH4 mit O-Liganden • Chemoselektivität bei kat/H2: • C=N > C=O > C=C • Mit Rh(I)-P nur C=C

  4. Chirale Diphosphine TADDOL Ojima, Tetrahedron 1989, 45, 6901

  5. Katalysezyklus

  6. Beispiel: a-Acylamidocinnamat

  7. Mechanismus (1) • 2 diastereomere Komplexe im Gleichgewicht • Oxidative H-Addierung is irreversibel und Reaktionsbestimmend (langsam) • Stereoselektivität bestimmt von kmaj  kmin • `Minor´ Komplex reagiert schneller als `Major´ Komplex • kmaj:kminist 1:573 • [Komplex]maj:[Komplex]min ist 11:1 • Also (S):(R) ~ 52:1, e.e. 96%

  8. Mechanismus (2)

  9. Mechanismus (3) • 2 diastereomere Komplexe im Gleichgewicht • Oxidative H-Addierung is irreversibel und Reaktionsbestimmend (langsam) • Stereoselektivität bestimmt von kmaj  kmin • `Minor´ Komplex reagiert schneller als `Major´ Komplex • kmaj:kminist 1:573 • [Komplex]maj:[Komplex]min ist 11:1 • Also (S):(R) ~ 52:1, e.e. 96%

  10. Mechanismus (4)

  11. Beispiele

  12. Beispiel: L-DOPA Knowles, Acc Chem Res1983, 16, 106

  13. Beispiel: b-Acylamidocinnamat Burk, J Amer Chem Soc1996, 118, 5142

  14. Beispiel: Transfer-Hydrierung Noyori, J Amer Chem Soc1996, 118, 2521 & 4916

  15. BINAP: Synthese

  16. BINAP-Katalyse: Beispiele Yanagisawa, J Amer Chem Soc1996, 118, 4723

  17. Aktuelles Liu & Zhang, EurJ Org Chem2005, 646-649

  18. Hydroformylierung 18.109 tpa! Clark, Klosin, et al., J Amer Chem Soc, 2005, 127, 5040-5042

  19. Epoxide • Epoxide sind höchst gespannte Moleküle • Stereospezifische Ringöffnung führt zu bifunktionellen Vebindungen • Wichtige chirale Bausteine der organischen Synthese

  20. Klassische Methoden der Epoxidsynthese

  21. Epoxidreaktionen

  22. Sharpless Epoxidierung • “Man-made catalysts that are at least as good as, or probably even better than enzymes, very specific catalysts” • Reaktion entwickelt 1980, Nobelpreis 2001

  23. Sharpless Epoxidierung • Enantioselektive Epoxidierung von Allylalkoholen • Reagenzien: Ti(iPrO)4, Diethyltartrat (DET), tBuOOH • Hohe asymmetrische Steuerung • Induzierte Chiralität bestimmt durch DET-Chiralität • Chemoselektiv Katsuki&Sharpless, J Amer Chem Soc 1980, 102, 5974 Corey, J Org Chem, 1990, 55, 1693 Narasaka & Iwasawa, Chemtracts - Org Chem1998, 11, 23-28

  24. Weinsäure Diethylester (DET)

  25. Induzierte Chiralität

  26. Chemoselektivität (1)

  27. Chemoselektivität (2)

  28. Sharpless-Epoxidierung Sharpless K B and Katsuki T, J Amer Chem Soc 1980, 102, 5974–5976

  29. Vereinfachtes Modell

  30. Beispiel

  31. Allylische Alkohole mit einem C-1 Substituenten

  32. Endergebnis

  33. Beispiel: Taxol J Org Chem 1986, 51, 46 Taxus baccata

  34. Katalysezyklus

  35. Epoxidreaktionen • Epoxidöffnung durch SN2 • Elektronenarme Gruppe neben Reaktionszentrum senkt Reaktionsgeschwindigkeit • Angriff an C–3 wird bevorzugt durch elektronenziehende Gruppen an C-1 • Angriff an C–2 wird bevorzugt durch größeren Gruppen an C-3

  36. Verstärkung des C–3-Angriffs • Elektronenziehende Gruppe an OH • Chelatierung durch Ti(IV) Isopropoxid 2

  37. Beispiel

  38. Elektronenarme Olefine: Julia-Colonna Juliá et al., Angew Chemie Int Ed Engl1980, 19, 929 Cappi et al., Chem Comm1998, 1159-1160 Clausenia lansium

  39. Fragen/Bemerkungen ? Sharpless K B, Angew. Chem. 2002, 41, 2024–2032

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