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Cu Cu-Bindungen Cu-HCu-CCu-OCu-F CuI Enthalpie (kJ/mol)228 250 269 413217 Elektronegativität 1.90 Pauling Ioncoordination typeRadius / pm Cu(I)4-coordinate,

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Präsentation zum Thema: "Cu Cu-Bindungen Cu-HCu-CCu-OCu-F CuI Enthalpie (kJ/mol)228 250 269 413217 Elektronegativität 1.90 Pauling Ioncoordination typeRadius / pm Cu(I)4-coordinate,"—  Präsentation transkript:

1

2 Cu

3 Cu-Bindungen Cu-HCu-CCu-OCu-F CuI Enthalpie (kJ/mol) Elektronegativität 1.90 Pauling Ioncoordination typeRadius / pm Cu(I)4-coordinate, tetrahedral74 Cu(II)4-coordinate, tetrahedral71 Cu(II)4-coordinate, square-planar71 Cu(I)6-coordinate, octahedral91 Cu(II)6-coordinate, octahedral87 Cu(III)6-coordinate, octahedral68

4 Sandmeyer Reaktion 1884 Cu(I) katalysiert durch Single Electron Transfer die Bildung der Arylradikales. Durch Reaktion mit dem Nukleophil (CuX 2 ) wird Cu(I) regeneriert

5 2x SET oder Cu(I)->Cu(III)

6 Cu – Organyle: Cuprate unlöslich in Et 2 O Zugabe von Li-Organyl zu Cu-X Inverse Zugabe Cuprate höherer Ordnung

7 Cuprate 180° MonomerMe 4 Cu 2 Li 2

8 Cuprate in Aktion Cuprate sauerstoffempfindlich temperaturlabil =>Tieftemperatur

9 Cuprate in Aktion ? ?

10 Säurelabiles Ketal Tosylat: E2 versus S N 2

11 Cuprate in Aktion In THF geringere Selektivität Et 2 O: Li als Lewissäure

12 Cuprate in Aktion Vinylkation, benzylisch sp-Hybrid: linear

13 Cuprate in Aktion Lineares sp-Vinylkation nicht zugänglich

14 Cuprate in Aktion HMPA

15 Cuprate in Aktion R 2 CuLi immer ein R für den Müll? => Dummy Liganden

16 Cuprate in Aktion 17 Stufen 1 Jahr Arbeit Cu-Acetylid wird favorisiert durch: Rückbindung Azidität Löslichkeit

17 Cuprate in Aktion Kein HMPA!

18 Cyano-Cuprate in Aktion S N

19 Cyano-Cuprate

20 Cuprate höherer Ordnung Normale Cuprate: R 2 CuLi Cuprate höherer Ordnung R 3 CuLi 2 R 3 Cu 2 Li.....

21 Höhere Cyano-Cuprate in Aktion Mesityloxid sterische Hinderung

22 Eglington Reduktive Eliminierung Stabil, schwerlöslich sp Hybrid => linear pKa = 29

23 Glaser

24 Eglington/Glaser Produkte Pd(II) führt schneller zum gleichen Produkt (bei RT!) => häufig unerwünschte Reaktion durch Pd- oder Cu-Kontaminierung

25 Schutz vor Eglington/Glaser Die Kontaminierung mit Cu oder Pd ist durch LC an Kieselgel nicht leicht zu entfernen Destillation => Cu/Pd-frei Gleichgewicht: Aceton flüchtig

26 Sonogashira sp-sp 2 Kupplung Sonogashira, K.Tet. Lett. 1975, 4467 Oxidative Addition Transmetallierung Reduktive Eliminierung

27

28 Sonogashira Kupplung Wässriges NH 3 ! A. Mori Chem. Lett. 2002, 756

29 Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1: Organic and Bio-Organic Chemistry 1998, (3),

30 Cu-freie Sonogashira W.A. Hermann EuJOC 2000, 3679 CuI 1 mmol P t Bu 3 1mmol 2,46

31 Wacker Prozess 1956 Synthese von Acetaldehyd aus Ethylen

32 Wacker Prozess -Hydrideliminierung erfolgt auschliesslich synplanar Quadratisch planarer Pd-Alken- -Komplex 14 e Pd(II) entspricht ungefähr H+ => Markovnikov Orientierung trans-Chlorid ist stabiler. Aber nur der syn-Komplex kann oxopalladieren

33 Palladium- und Kupfer- katalysierte Aminierung Kupplung von Alkylaminen und Aryl-Iodiden

34 Voltaren ® = Diclofenac Umsatz 2001 > 1 Mill

35 Alkyl-/Arylaminierung Inkompatibel mit vielen funktionellen Gruppen Synthese durch S N Ar? Reduktive Aminierung => R = Alkyl

36 Ullmann C-N Kupplung Drastische Reaktionsbedingungen

37 Traditionelle C-N Verknüpfung Addition von Aminen an Aren Intermediate Regioisomere Direkte S N Ar von Arylhalogeniden grosser Reagenzüberschuss hochpolare Lösungsmittel hohe Reaktionstemperatur hochaktivierte Aromaten

38 Hartwig-Buchwald Aminierung 1995 Palladium-katalysierte Aminierung von Arylhalogeniden und -triflaten X = I, Br, Cl, OTf Base= KOBu t, Cs 2 CO 3 L = PPh 3, BINAP, PBu t 3

39 Buchwald-Aminierung Oxidative Addition Ligandenaustausch Reduktive Eliminierung BINAP: 2,2'-Bis-diphenylphosphanyl-[1,1']binaphthalenyl Hinderung der Biphenylrotation für zu stabilen Rotameren => Enantiomere Rotamere = Atropisomerie

40 Buchwald-Aminierung Oxidative Addition Ligandenaustausch Reduktive Eliminierung

41 C-N Kreuzkupplung ist nützlich, aber... Substrate mit funktionellen Gruppen: NH oder OH am Arylhalogenid, machen Probleme (Redox, Chelate) Pd-katalysierte Reaktionen sind empfindlich: O 2 und H 2 O Pd ist teuer

42 Kupfer-katalysierte Aminierung 2001 Milde Methode: O 2 -stabiles CuI as catalyst, Ethylenglycol als Ligand und technisches Isopropanol als Solvens

43 Einfluss des Diol-Liganden

44 Optimale Reaktionsbedingungen Katalysatoren: CuI oder CuOAc K 3 PO 4 oder Cs 2 CO 3 als Base 2-Propanol oder n-Butanol

45 Aryliodidide mit Benzylaminen

46 Einfacher Zugang zu 6- Aminoimidazol[1,2-a]pyridinen

47 Sharpless Asymmetrische Dihydroxylierung (AD) Gehört die überhaupt zur Metallorganik?

48 AD development 1912 Hofmanncatalytic, diastereoselective, NaClO Criegee3+2 mechanism of dihydroxylation 1942 CriegeeLAC - Ligand Acceleration Effect of pyridine 1976 VanRheenen Upjohn process: NMO as oxidant 1980 Sharpless/Hentgesee%, stoichiometric 1988 Sharpless/Jacobsenee%, catalytic 1990 TsujiK 3 Fe(CN) 6

49 Ligands

50 AD-Mechanismus? Isotope effects 3+2 Michaelis Menten kinetics => intermediate in LAC G => 2 pathways in LAC V # = -12 ml/mol (3+2: -25 ml/mol) ligand free [3+2] [2+2] L

51 AD - katalytischer Zyklus OX - L H 2 O Slow addition

52

53 The optimum structure of stilbene with OsO4-DHQD 2 PHAL

54 Mnemonic Devices Phthalazine Anthraquinone Dihydroquinine N Dihydroquinidine N O O R SE NENW DHDQ 2 -PHAL DHQ 2 -PHAL SW

55 Large contribution on rate no effect on binding SPOS LIGAND SAR Enhance s binding and rate aromates enhance binding and rate Little contribution No effect Erythro only 10% Ligand 2 % K 2 OsO 5

56 OXIDANTS K 3 Fe(CN) 6 K 3 Fe(CN) 6 catalytic via anodic oxidation tBuOOH lower ee% H 2 O 2 even lower ee% K 2 SO 5

57 Fluka $ Aldrich 39,273-1 AD-mix / 50g 75 SFr 2 SFr/mmol AD - Commercial Ligands $/g Aldrich 33, $ Aldrich 33,648-3 Aldrich 41, $ Fluka DHQD DHQ PHALPYR

58 Daumenregeln Ligand ee% PYR PHAL PYR PHAL INDPHAL Jacobsen

59 Die Grenzen der AD-Reaktion 88 PYR 52 PHAL 74 PHAL83 PHAL98 PYR 66 PHAL 98 PHAL 61 PHAL

60 Limitations Cis-olefins are among the only class of substrates for which no examples exceeding 90% ee have been produced. Terminal olefins with small substituents give low ee's membered rings !mnemonic! Cyclic Enol-ethers DHChiNic 74% yield 92% ee Lit % ee

61 AA - Asymmetric Aminohydroxylation regioselectivity

62 AA - Asymmetric Aminohydroxylation PHAL AQN

63 AA - Selectivity

64 AA - Mechanism ligand free regioselectivity

65 AA - Nitrogen Sources amino-heterocycles While the sulfonamide variant is easier to run, the ee's are generally lower than the carbamate and amide variants. The smaller the nitrogen source, the higher the enantioselectivity (Chloramine-M > Chloramine-T) 3 equivalents1.1 equivalents


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