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 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

Chirale Diphosphine TADDOL Ojima, Tetrahedron 1989, 45, 6901

Katalysezyklus

Beispiel: a-Acylamidocinnamat

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:kmin ist 1:573 [Komplex]maj:[Komplex]min ist 11:1 Also (S):(R) ~ 52:1, e.e. 96%

Mechanismus (2)

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:kmin ist 1:573 [Komplex]maj:[Komplex]min ist 11:1 Also (S):(R) ~ 52:1, e.e. 96%

Mechanismus (4)

Beispiele Z/E R1 R2 Ligand e.e.,% Z E H iPr Ph MeOCH2 nPr Me (S,S)-Chiraphos (R,R)-DIPAMP (S)-BINAP 92 (R) 100 (R) 96 (S) 86 (S) 95 (S) 78 (S) 87 (R) 94 (S)

Beispiel: L-DOPA Knowles, Acc Chem Res 1983, 16, 106

Beispiel: b-Acylamidocinnamat Burk, J Amer Chem Soc 1996, 118, 5142

Beispiel: Transfer-Hydrierung Noyori, J Amer Chem Soc 1996, 118, 2521 & 4916

BINAP: Synthese

BINAP-Katalyse: Beispiele Yanagisawa, J Amer Chem Soc 1996, 118, 4723

Aktuelles Liu & Zhang, Eur J Org Chem 2005, 646-649

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

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

Klassische Methoden der Epoxidsynthese

Epoxidreaktionen

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

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 Chem 1998, 11, 23-28

Weinsäure Diethylester (DET)

Induzierte Chiralität

Chemoselektivität (1)

Chemoselektivität (2)

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

Vereinfachtes Modell

Beispiel

Allylische Alkohole mit einem C-1 Substituenten

Endergebnis

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

Katalysezyklus

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

Verstärkung des C–3-Angriffs Elektronenziehende Gruppe an OH Chelatierung durch Ti(IV) Isopropoxid R C-3 : C-2 C7H15 3.5 : 1 Cyclohexyl 1.7 : 1 BnOCH2 1 : 1 But C-2 allein 2

Beispiel

Elektronenarme Olefine: Julia-Colonna Juliá et al., Angew Chemie Int Ed Engl 1980, 19, 929 Cappi et al., Chem Comm 1998, 1159-1160 Clausenia lansium

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