Metallorganische Chemie

Präsentation zum Thema: "Metallorganische Chemie"—  Präsentation transkript:

1 Metallorganische Chemie
Zink Organyle Frankland 2 RI + 2 Zn -> R2Zn + ZnI2 Reformatsky Reagenz Simmons-Smith Reaktion 1984 Oguni asymmetrische Addition Metallorganische Chemie

2 Metallorganische Chemie
Reformatzky Reaktion Reagiert nicht mit sich selbst Hohe Affinität zu Alkenen Vergleichsweise (Li, Mg) geringe Aktivität gegenüber Carbonylen Lewis-säure aktivierte Addition an Carbonyle Metallorganische Chemie

3 Reformatsky Reagenz Carbonylgruppen werden durch
Lewis-Säuren aktiviert Metallorganische Chemie

4 Metallorganische Chemie
Reformatsky Reagenz Hydroxydifluorethyl-Isoster Metallorganische Chemie

5 Homo-Reformatsky Reagenz
Metallorganische Chemie

6 Homo-Reformatsky Reagenz
Metallorganische Chemie

7 Metallorganische Chemie
Simmons-Smith Simmons-Smith Reagenz Furukawa Reagenz Zink-Organyle: Hohe Affinität zu Alkenen Vergleichsweise (Li, Mg) geringe Carbonylreaktivität Metallorganische Chemie

8 Alkenaffinität von Zn-Organylen
Metallorganische Chemie TU Darmstadt Alkenaffinität von Zn-Organylen Paul Knochel Tet. Lett 1986, 27, 1039 Metallorganische Chemie Prof. Boris Schmidt

9 Simmons-Smith Reagenz
Metallorganische Chemie

10 Metallorganische Chemie
Furukawa Reaktionen Metallorganische Chemie

11 Simmons-Smith Reaktionen
Chelat Entropie O-Chelator ist wichtiger als O-Donor krel 100 46 50 9 6 Metallorganische Chemie syn 100 -

12 Stereoselektive Cyclopropanierung
Metallorganische Chemie TU Darmstadt Stereoselektive Cyclopropanierung Substrat-kontrolliert Reagenz-kontrolliert 88-94% ee Substrate controlled: I. Arai, H. Yamamoto JACS 1985, 107, 8254, Tetrahedron 1986, 42, 6447 Reagent controlled: A.B. Charette JOC 1995, 60, 1081 93% ee Metallorganische Chemie Prof. Boris Schmidt

13 Oguni asymmetrische Addition
DimethylaminoisoborneolDAIB Sesselförmiger ÜZ R: equatorial Metallorganische Chemie

14 Knochels asymmetrische Addition
78-99% 92-99% ee Metallorganische Chemie

15 Asymmetrische Autokatalyse
Metallorganische Chemie TU Darmstadt Asymmetrische Autokatalyse 31 mg ee 57% = S/R 4:1 127 mg ee 89% = S/R 10:1 Soai K. et al Nature 1995, 378, 767 Die chirale Verstärkung erfolgt durch 3 Spezies: S*S/iPr2Zn -> S R*R/iPr2Zn -> R S*R/iPr2Zn ist stabiler und inaktiv (eeminorSenke) Kenso Soai Nature 1995, 378, 767 Metallorganische Chemie Prof. Boris Schmidt

16 Asymmetrische Autokatalyse
Metallorganische Chemie TU Darmstadt Asymmetrische Autokatalyse 2 mg ee % = S/R 1:1 348 mg ee 96% = S/R 40:1 Soai K. et al Nature 1995, 378, 767 Kenso Soai Angew. Chemie 2003, 115(3), 329 Metallorganische Chemie Prof. Boris Schmidt

17 Enantioselektive Addition
Metallorganische Chemie TU Darmstadt Enantioselektive Addition Soai K. et al Nature 1995, 378, 767 Scifinder Gen. Benzaldehyde Hits Benzaldehyd + Et2Zn 671 Hits 353 Literaturstellen, allein 56 in 2000 Metallorganische Chemie Prof. Boris Schmidt

18 Transmetallierung Zn-Organyle
stereoselektive Hydroborierung Transmetallierung B ->Zn Transmetallierung Zn -> Cu „Wurtz“ Kupplung Metallorganische Chemie

19 Metallorganische Chemie
Wo geht es weiter? Basisch Lewis Säure Li Be Na Mg B K Ca Ti Al Si Ni Cu Zn In Cs Ba Pd Sn Metallorganische Chemie

20 Metallorganische Chemie
Indium INDIUM Metallorganische Chemie

21 Indium Vorteile Redox Gleichung e0(V) Mg -> Mg2+ + 2e -2.36
Al -> Al e Zn –> Zn e Sn -> Sn e In -> In e Reaktionen in Wasser sind möglich dank der H-Überspannung Joachim Podlech, T.C. Maier Synthesis 2003, 633 Metallorganische Chemie

22 Metallorganische Chemie
Indium Vorteile niedriges Redoxpotential => Selektivität keine Reaktion mit H2O (100°C)/NaOH in H2O (Al!) => Reaktion in Wasser keine oxidierten Oberflächen => keine Aktivierung nicht toxisch: Dentallegierung Metallorganische Chemie

23 Barbier Allylierung Zn 0% Sn 10% Lewis-Säure labiles Acetal In 70%
Metallorganische Chemie

24 Allylierung von Ketonen
Lösemittelfrei In polar protischen Lösungsmitteln Zn 67% 12 h Sn 60% 12 h In 88% 1 h Zn 0% In % Metallorganische Chemie

25 Metallorganische Chemie
a- versus g-Angriff g-Angriff dominiert: R = Ph, Me, CO2Me a-Angriff dominiert: R = Me3Si, tBu Metallorganische Chemie

26 Stereoselektive Allylierung
Allylierung axial equatorial M = InX2 10% 90% Lewis-S./Ladung M = ZnBr 15% 85% Lewis-S./Ladung M = MgBr 55% 45% Lewis-S./Ladung M = Li 65% 35% Orbitalkontr. M = Na 65% 35% Orbitalkontr. Metallorganische Chemie

27 Diastereoselektivität
Metallorganische Chemie Felkin Anh ÜZ

28 Metallorganische Chemie TU Darmstadt
Stereoselektivität Keine Reaktion in THF 8.5 : 1 Sterische Interaktion The Cram chelate model predicts the stereochemical course of organometallic additions to á-alkoxy carbonyl compounds based on a complexation of the metal by the chelating oxygen. Would this ligation persist in the presence of competing water? Paquette et al. investigated this problem thorougly and found that in fact water was the solvent, which led to the best results. Scheme 9 shows the allyl addition to 3-hydroxybutanal which gave the anti-product in a 8.5:1 ratio when water was used as a solvent while no reaction occurred in water-free THF. Similar results were obtained with protected hydroxy groups although selectivities were significantly lower in these cases, especially with bulky protecting groups. The high anti-selectivity could be explained by a Zimmerman–Traxler-like transition state, with additional complexation of indium by the oxygen of the hydroxy function. In this case the allyl moiety attacks from the less hindered side, opposite to the methyl group (Scheme 9). matched mismatched Metallorganische Chemie Prof. Boris Schmidt

29 Metallorganische Chemie TU Darmstadt
Stereoselektivität 9.8 : 1 Sterische Interaktion Similar transition states explain the preferential formation of the syn-product in the allyl addition to a-hydroxy aldehydes. Nevertheless, for more sterically demanding substrates and especially with substituted allyl compounds, the minor anti-product is possibly formed via an open-chain transition state rather than via chelate control. The probable chelation should similarly account for a-thio and a-amino aldehydes. matched mismatched Metallorganische Chemie Prof. Boris Schmidt

30 Metallorganische Chemie
Stereoselektivität Metallorganische Chemie 2.8 1

31 Metallorganische Chemie
Indium: katalytisch Preis pro mol Pulver Indium 400,0 € Alumium ,0 € Zink ,3 € Metallorganische Chemie

32 Metallorganische Chemie
Indium: katalytisch Metallorganische Chemie

33 Barbier: enantioselektiv
R‘ = R‘ Pseudoenantiomere Chinin ee% R = Ph R‘ = H 72 R = Ph R‘ = Me 78 R = Oct R‘ = H 30 R = Oct R‘ = Me 27 Metallorganische Chemie Cinchonine (Chinin) Cinchonidine (Chinidin)

34 Indium: Nitro-Reduktion
„Akademische“ Reduktion Technische Nitro-Reduktionen Zn (Kosten) H2 /Nitro-selektiver Katalysator Metallorganische Chemie

35 TBTH Tributylzinnhydrid R3Sn-X
Metallorganische Chemie

36 Metallorganische Chemie
Toxizität LD50 mg/kg Ratte R R3SnCl R2SnCl2 RSnCl3 Me <20 <230 <1350 Bu <350 <220 <2200 Ph <135 / / Ph3SnR antifouling Anstriche im Schiffsbau Metallorganische Chemie

37 Metallorganische Chemie
Lipophil Bu3SnCl ist löslich in Hexan und unlöslich in MeCN Bu3SnBr/I TLC rf Hexan ca 0.9 Metallorganische Chemie

38 Metallorganische Chemie
R3Sn Anion para-Toluolsulfonat SN2 100% Inversion Metallorganische Chemie

39 Metallorganische Chemie
R3Sn Anion SN2 100% Inversion Halogen-Metall -Austausch SET Halogen-Metall -Austausch SET Metallorganische Chemie

40 Metallorganische Chemie
Reaktivität Oxidation Fragmentierung Metallorganische Chemie

41 „Grob“-Fragmentierung
Dehydratisierung Metallorganische Chemie

42 Maskierte Acylanionen
Metallorganische Chemie

43 Maskierte Acylanionen
1,1‘(Azodicarbonyl)diperidin Metallorganische Chemie