Seminarvortrag von Jürgen Bachl, Thimo Huber und Petr Jirasek Classical Reagents: New Surprises in Palladium-Catalyzed C-C Coupling Reactions Seminarvortrag von Jürgen Bachl, Thimo Huber und Petr Jirasek 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Einführung 1970er Jahre: Mizoroki und Heck entdecken unabhängig voneinander die Pd-katalysierte Kupplungsreaktion zwischen Arylhalogeniden und Olefinen. Mizoroki-Heck-Reaktion Übergangsmetall-katalysierte Kupplungsreaktionen revo-lutionieren die organische Synthese, weil sie gute Reaktionen zur C-C-Bindungsknüpfung sind. Bis heute sind noch nicht alle mechanistischen Details dieser Reaktionen aufgeklärt worden. 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Die Mizoroki-Heck-Reaktion R1: aryl, vinyl, benzyl, allyl, acyl X: N2+ > I > Br >> Cl (Geschwindigkeit der oxidativen Addition) PdX: Pd(0) oder Pd(II). Aktive Pd(0)-Spezies wird meist erst in situ durch PR3 erzeugt Base fängt HX ab 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Die Mizoroki-Heck-Reaktion Klassisches Beispiel: Erwähnenswert: wenn ein –M-Substituent konjugiert zur Doppelbindung vorhanden ist, ergeben endständige Olefine nur trans-substituierte Produkte. +M-substituierte Olefine zeigen schlechte Stereoselektivität. 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Die Mizoroki-Heck-Reaktion 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Die Mizoroki-Heck-Reaktion Welchen Beitrag leisten Skrydstrup und Lindhardt zu diesem Thema? Geht die Mizoroki-Heck-Reaktion auch mit Alkenyltosylaten und –phosphaten? Wie erklärt man sich die 1,2-Migrationen in der MH-Reaktion? Gibt es eine atom-ökonomische Version der MH-Reaktion? 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

β-Hydrid-Eliminierung von Alkenyl-Palladium(II)-Intermediaten Wichtige Transformation in der Metallorganik, bei der ein H-Atom aus der β-Position am Liganden ans Metallatom transferiert wird. Bekannt bei Alkyl-Metallkomplexen (Bildung eines Olefins und eines Metallhydridkomplexes). 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

β-Hydrid-Eliminierung von Alkenyl-Palladium(II)-Intermediaten β-Hydrid-Eliminierungen bei Alkenen als Liganden am Metallatom sind weniger gut bekannt. Hypothese: Bildung einer alkinkoordinierten Metallhydrid-Spezies: 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Entdeckung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion Eigentliches Ziel der Autoren: neue Substrate für die MH-Reaktion finden. Bedingungen gefunden, um nicht-aktivierte Alkenyltosylate mit elektronenarmen Alkenen zu kuppeln: 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Entdeckung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion Notwendig für diese Reaktionen waren: ein sterisch anspruchsvoller, elektronenreicher Phosphin-ligand, z.B. Tri(tert-butyl)phosphin Dicyclohexylmethylamin als Base 1 Äquivalent Lithiumchlorid 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Entdeckung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion Untersuchung der Kupplung von 1-Tert-butylvinyltosylat mit Alkenen: erwartete Produkte wurden nicht erhalten, sondern Isomere, die vermutlich über eine 1,2-Migration des intermediären Alkenyl-Pd(II)-Komplexes gebildet wurden. 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Entdeckung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion Einschränkung der 1,2-Migration: Es sind nur solche Vinyltosylate und –phosphate geeignet, die am C1-Kohlenstoffatom des Alkens einen Substituenten mit quartärem C-Atom tragen. 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Entdeckung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Entdeckung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion Es wurde der Versuch unternommen, den Mechanismus der 1,2-Migration über DFT-Rechnungen aufzuklären. Hypothese: β-Hydrid-Eliminierung des Alkenyl-palladium(II)-Intermediats verläuft über eine Pd-Alkin-Dissoziation/Assoziation und anschließende Hydro-palladierung Bedingung für diesen Mechanismus: Freie Koordinations-stelle am Metallatom des Pd(II)-Komplexes Ist wahrscheinlich erfüllt, da eine trigonal-koordinierte T-förmige Pd(II)-Spezies nach der oxidativen Addition gebildet wird 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Entdeckung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion Quantenmechanische Rechnung: Höchste Energiebarriere für die Isomerisierung beträgt nur 62 kJ·mol-1  Migration verläuft sehr schnell 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Entdeckung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion Zusätzliche Absicherung über Deuterierungsexperimente: 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Unterdrückung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion Eigentliches Ziel der Autoren: MH-Produkte ohne Migration erhalten. Blocken der freien Koordinationsstelle am Pd über Liganden! Am besten verläuft diese Reaktion mit X-Phos (Dialkyldiarylphosphin): einzähniger Ligand, der über die sterisch anspruchsvolle Diarylgruppierung die Koordinationsstelle abschirmt 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Unterdrückung der β-Hydrid-Eliminierung in der Mizoroki-Heck-Reaktion 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion Reaktion von Acetylenen mit Olefinen unter Pd-Katalyse: Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion Ziel: Entwicklung einer atom-ökonomischen Mizoroki-Heck-Reaktion Reaktion von Diphenylacetylen mit elektronenarmen Olefinen (z.B. Acrylamid) unter Pd(II)-Katalyse benötigt weder Base, noch Vinylphosphat oder LiCl Entscheidend sind voluminöse Phosphinliganden, z.B. Tri(tert-butyl)phosphin 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion Reaktion von Acetylenen mit Olefinen unter Pd-Katalyse: Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion Reaktion von Acetylenen mit Olefinen unter Pd-Katalyse: Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion Reaktion von Acetylenen mit Olefinen unter Pd-Katalyse: Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion Reaktion von Acetylenen mit Olefinen unter Pd-Katalyse: Eine atom-ökonomische Mizoroki-Heck-Reaktion 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766

Zusammenfassung β-Hydrid-Eliminierung erfolgt nicht nur bei Alkyl-Metall-Komplexen, sondern auch bei Alkenyl-Metall-Komplexen. Mechanismus und Triebkraft sind jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt. Eine atom-ökonomische Reaktion von Alkinen mit Alkenen wurde entwickelt. 3. Dezember 2008 Chem. Eur. J. 2008, 14, 8756 - 8766