(Moderne) C-C-Verknüpfungsreaktionen Lukas Hubener AC-F Seminar 09. Januar 2006

(Moderne) C-C-

Verknüpfungsreaktionen

Lukas Hubener

AC-F Seminar 09. Januar 2006

C-C-Verknüpfungsreaktionen - AC-F Seminar 09.01.06 - Lukas Hubener 2

C-C-Verknüpfungsreaktionen

N

O

O

OLi

H

O

N

O

O

OOLi

Pd0

R PdII X

R PdII R'

R X

R' MMX

R R'


Übersicht

Anwendungen

Kupfer-vermittelte C-C-Verknüpfungen

Nickel-vermittelte C-C-Verknüpfungen

Palladium-vermittelte C-C-

Verknüpfungen


C-C-Verknüpfungsreaktionen- Polyaromaten

Naturstoffchemie

Liganden für asymmetrische Katalyse

Organische (Halb-)Leiter

metal-organic frameworks


C-C-Verknüpfungen mit CuDie Ullman-Reaktion

1901: Symmetrische Kupplung von Arylhalogeniden

Unverträglich mit vielen Funktionalitäten (OH, NH2, COOH,…)

RI2 + 2 Cu0

R

R+ 2 CuI

200°C


C-C-Verknüpfungen mit CuDie Ullman-Reaktion MechanismusR

I + Cu0oxidative

Addition

RCu I

RCu

Cu CuI

RCu + I

oxidative

Addition

Cu

I

R

R

reduktive

Eliminierung+CuI


C-C-Verknüpfungen mit CuUllman-artige Reaktionen Kupplung von Organometallischen Verbindungen

N Br

BuLi

Et2O, -70°CN Li

CuI

N Cu

X

R

NR

+CuX


C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd- Generelle Trends I

Effektivere Kupplungsreagenzien

Mildere Bedingungen

„unreaktivere“ Organometall-Verbindungen

Höhere Selektivität

Bessere Kompatibilität mit funktionellen Gruppen


C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd- Generelle Trends II

Selten stöchiometrische Mengen Ni/Pd notwendig

Teilweise „co-reducing agents“

(in-situ Erzeugung von ÜM0)

Ni tieferes E0 als Pd --> Reaktion mit Arylchloriden

Pd kuppelt eine Vielzahl von Organometall-

Verbindungen


C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd

- Die Kumada-Kupplung Kreuzkupplung von Aryl-Halogeniden mit

Grignard-Verbindungen (Kumada, Corriu 1972)

R' X + R MgX

NiI I(dppb)2Cl2oder

Pd(PPh3)4

R' RR = Aryl, Vinyl, AlkylR' = Aryl, Vinyl

Br Br + 2 MgBr1 % Ni(acac)2

Et2O, reflux



- Die Kumada-Kupplung Mechanismus

Ni0L4 R' X

oxidative Addition

R'

NiII XL

L

R MgX

Metathese

R' NiII X

L

LR' NiII L

L

R

R R'

reduktiveEliminierung

MgX2

cis-/ trans-Isomerisierung

d10

18 VE

d8

16 VE

2 L

d10

14 VE



- Die Kumada-Kupplung Effektivster Ligand: Bidentater

Diphosphinligand Bis-diphenylphosphinethan (dppe),

-propan (dppp),-butan (dppb), -ferrocen (dppf)

Cis-Konfiguration der Phosphingruppen im Diorganonickel-Intermediat

Ph2P PPh2

n

Ni0L2

R' NiII L

L

R

R R'




- Die Kumada-Kupplung Gefahr: β-H-Eliminierung

an sp3-hybridisiertem C

in β-Position

Ni0L2 R' X

oxidative Addition

R' NiI I X

L

L

HR

H

HH

LnÜM

HR

H

HH

LnÜM

H RH

HH

LnÜM LnÜMH +R

--> R' = Aryl, Alkenyl,

...


C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd- Die Negishi-Kupplung

Kupplung von Organozink-Verbindungen

(Negishi 1977)

R' X + R ZnXNi(PPh3)4 oder

Cl2Pd(PPh3)2 + 2 iBu2AlHR' R

R = alkenyl, aryl, alkinyl, alkyl, benzyl, allylR' = alkenyl, aryl, allyl, benzyl


C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd- Die Negishi-Kupplung

Mechanismus analog Kumada-Kupplung

Viele funktionelle Gruppen tolerieren Organozink-,

aber keine Grignard-Verbindungen

MgX

Li

ZnCl2ZnCl


C-C-Verknüpfungen mit Pd - Die Stille-Kupplung

Kupplung von Organozinn-Verbindungen

Mechanismus analog Kumada und Negishi Vorteil: Hohe Toleranz von funktionellen

Gruppen undStabilität der Stannane

Nachteil: Toxizität

R' X + R SnBu3Pd-Katalysator

R' R + XSnBu3

Halogenide: Säurechloride, Allyl, Benzyl, Alkenyl, Aryl

Stannane: Alkinyl, Alkenyl, Aryl, Allyl, Benzyl, Alkyl


C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd- Die Suzuki-Kupplung

Kupplung von Aryl-Boronsäuren

B(OH)2 + BrR

2 eq K2CO3 / H2O3 mol% Pd(PPh3)4

Benzol

R

Halogenide: Aryl, Alkenyl, Alkinyl, Alkyl

alternativ: OTf-



Mechanismus Pd0 Ar X

Ar PdII X

MOH

MX

Ar PdII OH

Ar PdI I Ar'

Ar' B

OH

OH

OH

MOHAr'B(OH)2M

M B(OH)4-

Ar Ar'



Synthese der Organobor-Reagenzien

Aus Organolithium- oder Grignard-Verbindungen

Hydroborierung von Alkinen und Alkenen

ArMgX + B(OMe)3H+/ H2O ArB(OH)2

O

HB

OB

O

O


C-C-Verknüpfungen mit Pd - Die Heck-Reaktion

Kupplung von aktivierten Alkenen

trans-selektiv

+Pd-Katalysator

Br

O

O

O

O


C-C-Verknüpfungen mit Pd - Die Heck-Reaktion

Pd0(PPh3)2

Ar Br

PdI IPh3P

PPh3

Ar

Br

O

O

R

PdPh3P

PPh3Ar

Br

Pd

PPh3

PPh3

BrR

ArH

R

PdPh3P

PPh3HBr

Ar

Ar

O O

PdI IPh3P PPh3

H

Br

BBH+/ Br-

π-Komplex

Insertion

σ-Komplex

β-H-Eliminierung

π-Komplex


oxidativeAddition


Literatur

- M. Lemaire et al., Chem. Rev. 2002, 102, 1359-1469

- A. Suzuki, N. Miyaura, Chem. Rev. 1995, 95, 2457-2483

- O. Reiser, Chemie in unserer Zeit 2001, 35, 94-100

- C. Elschenbroich, Organometallchemie, 5. Aufl., Teubner, 2005

- http://www.organic-chemistry.org

- http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/intro1.htm


C-C-Verknüpfungen mit Pd - Die Sonogashira-Kupplung

Kupplung von terminalen Alkinen

X + R(Ph3P)PdCl2

CuI, R3NR


C-C-Verknüpfungen mit Pd - Die Sonogashira-Kupplung

Ni0L2R' X

oxidative Addition

R'

NiII XL

L

Metathese

R' NiI I R

L

L

NiII L

L

R

R'


H R'R''3N

R'

+ R''3NH+

Cu R'

CuX

R''3NH+X-

R'

R

Documents

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