Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · r2 должен не содержать β-водорода...
TRANSCRIPT
![Page 1: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/1.jpg)
Лекция 26Металлокомплексный катализ 2
Статую красит вид, а человека – деяния его.Пифагор
![Page 2: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/2.jpg)
Кросс-сочетание (цинк, бор, олово, магний). Арилированиеацетиленов(Соногашира).
Асимметрический катализ. Хирафор, каталафор. Понятие онелинейном эффекте. Гидрирование с применением BINAP, DIPAMP (Нойори, Ноулз). Эпоксидирование аллиловыхспиртов (Шарплесс).
![Page 3: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/3.jpg)
Реакции кросс-сочетания один изважнейших методов создания С-С связи
R1 M XR2 R1 R2 XM+Pd(0) кат.
+металлорганический реагент
Х = галогенид или трифлат
продукт кросс- сочетания
соль металла
![Page 4: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/4.jpg)
Ароматическое нуклеофильное замещение
SNArАриновый механизмNASH Замещение гидрид-иона (окисление)Викариозное замещениеSRN анион-радикальный механизмSN1Другие (ANRORC)Катализ комплексами Pd и Ni
![Page 5: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/5.jpg)
LPd
L
R2 R1
R1 R2
MX
R2Pd
X
L L
XR2
R1M
L2Pd(0)
окислительное присоединение
переметаллирование(лигандный обмен)
восстановительное элиминирование
![Page 6: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/6.jpg)
R1 M
R2 X
Ar X XX
Ar X
O
ROX RF X
M = MgX, ZnX, Cu, SnR3, SiR3/TASF,ZrCp2Cl, AlMe2, B(OR)2
R2 должен не содержать β-водорода
(иначе элиминирование)
X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2
алкинил > винил > арил > аллил ~ бензил >> алкил
![Page 7: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/7.jpg)
Сочетание Кумада (Kumada coupling)
S MgBr
N
Br
Br
NMgBr
I CO2Na
Pd(Ph3P)4, THF
S MgBr
N N
S
N
Br
N
CO2HS
rt, 2 ч
PdCl2*(dppb)THF, rt
PdCl2*(dppb)THF, rt,
52 %
98 %
87 %
![Page 8: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/8.jpg)
Сочетание Негиши (Negishi coupling)
BnO
O
NHTr
I
N
N CO2t-Bu
NHBoc
I
Boc
PdCl2(Ph3P)2, DME, 40 °C
BnO
O
NHTr
ZnI
N
N
CO2t-BuBocHN
BnO
O
Boc
NHTr
активированная
Zn/Cu пара
79 %
![Page 9: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/9.jpg)
TfOOTf
I
ZnBr
OP
ZnBr
65 0C
+
Pd(dba)2
3
rtdppf
Pd(dba)2
![Page 10: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/10.jpg)
Реакция Соногашира
I
SBr
Pd(OAc)2, Ph3P
NH
I
CO2EtCuI, Et3N HN
CO2Et
Ph
PhS
Ph Ph+10 mol% CuI, Et2NH
5 mol% PdCl2*(Ph3P)2
+Bu4NHSO4/Et3N
CH3CN / H2O (10:1)
+PdCl2*(Ph3P)2
60 °C
90%
82 %
89 %
Ph
Ph
Ph
CuI
![Page 11: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/11.jpg)
Сочетание Сузуки (Suzuki coupling)
N
N
Ot-Bu
(HO)2B
Ot-Bu
N
N
Ot-Bu
Br
t-BuO
S
Me
Br
Pd(Ph3P)4, DME
N
N
Ot-Bu
B(OH)2
t-BuO
N
N
Ot-Bu
Ot-Bu
S
Me
1. n-BuLi, THF, -75 °CB(OBu)3, -75 to 0°C
2. NaOH / H2O3. HCl
80 %
NaHCO3 / H2O,63 %
![Page 12: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/12.jpg)
Cl
H2N
B(OH)2
BHB
Pd(Ph3P)4, K3PO4
SPh
Br SPh
H2N1.5 % Pd2(dba)3, 3.6 % P(t-Bu)
1.2 экв. Cs2CO3, диоксан
80-90 °C, 24 ч.
THF, 0-5 °
THF/H2O, кипячение
92 %
81 %
![Page 13: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/13.jpg)
Сочетание Стилле (Stille coupling)
O
BrBr
CO2Me
SnBu3
Pd(Ph3P)3, DMA O
Br
CO2Me
O CO2Me
SnMe4
90 °C
PdCl2(o-Tol3P)2
79 %
70 %
![Page 14: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/14.jpg)
O
OMe
I
H
O
O N
O O
O
OHO
I
OMe
OH
H
OH
H
PdCl2(MeCN)2
Bu3Sn
SnBu3
R
i-Pr2NEtDMF, THF
O
OMe
H
O
O N
OO
O
OHOR
OH
H
26 %
![Page 15: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/15.jpg)
Сочетание Стилле-Келли (Stille-Kelly coupling)
OH
Br
Br
OH
N
OO
Br Br
O
Me3Sn-SnMe3
Pd(Ph3P)4, диоксан
Pd(Ph3P)2Cl2(Bu3Sn)2
OH
Me3Sn
Br
OH
Et4NBr, Li2CO3
N
OO
O
OH
OH100-105 ° C
68 %
80 %
![Page 16: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/16.jpg)
N
Br
Br
P
H
EtO OEt
O
NH
Pd(Ph3P)4, Et3N, N2
OH
Br O
N
POEt
EtO O
N
90 °C, 3 ч
+Pd(OAc)2, dppf, NaOt-Bu
толуол, 120 °C, 48 ч
Pd(OAc)2,Tol-BINAP
K2CO3, толуол, 100 °C,
+77 %
87 %
89 %
Pd-катализ позволяет создать связи с гетероатомами
![Page 17: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/17.jpg)
P2RhCl
H2
H
P2Rh
Cl
HRh
ClPh3P
Ph3PH
H
H
P2Rh H
Cl
H
P2Rh
Cl
HPPh3
Rh Cl
PPh3
Ph3P
H
P2Rh H
Cl
цис
быстроеравновесие
быстроеравновесие
ассоциация
миграция присое-динение
элиминирование
скорость реакции~ 10 циклов в минуту
Каталитический цикл гидрирования алкенов с катализатором Уилкинсона
![Page 18: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/18.jpg)
TON (turnover number) -число каталитических циклов,осуществляемое одной молекулой катализатора
TOF (turnover frequency) - число оборотов в единицу времени,осуществляемое одной молекулой катализатора
![Page 19: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/19.jpg)
PPh2
PPh2
(R)-BINAP
PPh2
PPh2
(S)-BINAP
PPh2
PPh2H H
PPh2HH
Ph2P
![Page 20: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/20.jpg)
PPh2
PPh2
O
O
Br
Br
OCOPh
HO2CCO2H
OCOPh
OH
OH
PPh2
PPh2
(S)-BINAP
OH
1.
2. кристаллизация3. основание4. восстановление (HSiCl3)
рацемический бис-фосфин оксид
1. Mg
2. Ph2POCl
рацемический дибромид
PPh3/Br2O2/Fe3+
![Page 21: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/21.jpg)
W.S. Knowles (1917-)Нобелевская премия по химии 2001г.
![Page 22: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/22.jpg)
PP
OMe
MeO
(R,R)-DIPAMP
![Page 23: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/23.jpg)
PhP
Cl
Me O
OP
Ph
Me O
OP
Ph
Me O
HO
BrMg
MeO
P
MeO
Me
OPh
P
OMe
Ph
P
Ph
MeODIPAMP
Bu3N
пиридин
(-)-ментол
кристаллизация из гексана
1. LDA
2. CuCl23. HSiCl3
![Page 24: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/24.jpg)
CO2H
OMe
H2
[(S)-BINAP]Ru(OAc)2
OH
H2
[(S)-BINAP]Ru(OAc)2
OH
H
CO2H
OMe
H
(S)-напроксен
гераниол (R)-цитронеллол
![Page 25: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/25.jpg)
H
CO2H
NHAc
MeO
AcO
H2
[DIPAMPRhL2+
CO2H
NH2
HO
HO
CO2H
NHAc
MeO
AcO
HL = растворитель
L-DOPA
MeOP
Ph
Rh
PPh
MeO
R,R-DIPAMP
BF4
96 % e.e; 100 % e.e. после
перекристаллизации из метанола
3 bar , 50 °Cкатализатор / субстрат
1 / >10000
![Page 26: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/26.jpg)
P PRh
LL
MeO
OMe
Me CO2Me
ArO
NH
MeMeO2C
ArO
NH
P PRh
MeO
OMeMe CO2Me
ArO
NH
P PRh
MeO
OMe
+
образуется 2 диастереомерных комплекса
![Page 27: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/27.jpg)
CHPh
MeO2C NHCOMe
P2Rh
ONH
Ph
Me
CO2Me
H2
P2RhO NH
Ph
Me
CO2Me
H2P2RhO NH
Ph
Me
CO2Me
H
H
P2Rh
ONH
Ph
Me
HH
CO2Me
R
S
OCH3P2Rh
OCH3
H
HO
NHP2Rh
Me
H
CH2PhCO2Me
O
NHP2Rh
Me
HPhH2C CO2Me
CH2Ph
MeO2C NHCOMeH
наблюдается при -50 °С
90 %
98 % S2 % R
каталитический цикл асимметрического гидрирования енаминов с Rh-DIPAMP
10 %
![Page 28: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/28.jpg)
PhCO2H
NHAc
H2
N N
PPh2
Ph
Me
PPh2
Me
Me
DNNP
PhCO2H
NHAc
X
Met
L2
L1
Y
[PNNP]RhL2+
N-ацетил L-фенилаланин 83 % ee, повышается до97 %, при перекристаллизации
*хирафор
каталафор
![Page 29: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/29.jpg)
RCOOR1
NHCOR2
(S)-BINAP−Rh+
COOR1
NHCOR2
R
(S)-BINAP−Rh+
(R)-BINAP−Rh+
PPh2
PPh2
RhOCH3
OCH3
H
H
ClO4
(R)-BINAP−Rh+
PPh2
PPh2
RhOCH3
OCH3
H
H
S
R
(S)-BINAP−Rh+
RCOOR1
NHCOR2
COOR1
NHCOR2
R
ClO4
+ H2
+ H2
R = Ar, H
R = Ar
![Page 30: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/30.jpg)
Нелинейный эффект
![Page 31: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/31.jpg)
M + LR + LS MLRLR + MLSLSK
2MLRLS
x kRR kSS kRSy z
продукт продукт рацемический продуктeemax -eemax
![Page 32: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/32.jpg)
OH(R,R)-DET, Ti(Oi-Pr)4 (5 mol %)
t-BuOOH, CH2Cl2, -20 °C OH
O
(R,R)-DET, Ti(Oi-Pr)4, H2Ot-BuOOH, CH2Cl2, -20 °C
Me
SMe
OH
Me
SMe
OH
EtO2CCO2Et
OH
(R,R)-DET
A:
B:
![Page 33: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/33.jpg)
HOR
Энантиоселективность в ассиметрическом эпоксидировании по Шарплесу
D-(-)-диэтил тартратокисление с верхней стороны алкена
D-(+)-диэтил тартратокисление с нижней стороны алкена
![Page 34: Лекция 26 - chem.msu.su€¦ · R2 должен не содержать β-водорода (иначе элиминирование) X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2 алкинил](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011907/5f487f0936e5f22b351c42c6/html5/thumbnails/34.jpg)
OH
t-BuOOHTi(Oi-Pr)4
OTi
O
OTi
CO2Et
CO2EtO
Oi-Pr
EtO
O
Oi-Pr
OEtOO
Oi-Pr
i-Pr
OTi
O
OTi
O
Oi-Pr
EtO
O
Oi-Pr
OO
OCO2Et
CO2Et
t-Bu
CO2EtR
t-BuOOH
OTi
O
OO
O
O
CO2Et
t-Bu
EtO2C
R
OHO
OTi
O
OTi
O
Oi-Pr
EtO
O
Oi-Pr
OO
Oi-PrCO2Et
CO2Et
t-Bu
CO2Et
HOO
R
L-(+)-DET
85 % выход, 94 % ee
Ti(Oi-Pr)4 + L-(+)-DET