metallorganische chemie1 metallorganik 11 65 minuten und noch 140 folien
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Metallorganische Chemie 1
Metallorganik 11
65 Minuten und noch 140 Folien...
Metallorganische Chemie 2
Fischer-Carben
FeO
18 e Elektronen-CarbenFischer Carbene sind elektrophil am Cund nucleophil am Metall
2x Cp- 2x 6eFe2+ 6eCarben 2eSumme 20e
FeO
Cp als 3
Cp- 6eAllyl- 4eFe2+ 6eCarben 2eSumme 18e
Metallorganische Chemie 3
Carbinkomplexe 13C-NMR
TaMe3P
Cl
PMe3
R
TaMe2P
H
PMe2
R
MnOC
COR
W
CO
CO
XOC
COR
ppm rel TMS Reaktivität
348 Nu
306 Nu
357 El
-299 El
Metallorganische Chemie 4
Coenzym B12 Adenosyl
S
O
CO2R
CoA
S
O
CO2R
CoA
S
O
CoACO2R
S
O
CoACO2R
AdCH3
AdCH2
1° Radikal
Coenzym B12= TBTH/AIBN
2° Radikal
Welcher Rest wandert?
Metallorganische Chemie 5
Oxa-allylradikale
S
O
S
O
O
O
O
O
RadikaldelokalisationKeine pS- CO Überlappung
Keine Radikaldelokalisation
Metallorganische Chemie 6
Katalytische Pauson Khand
Review S. E. Gibson Angew. Chemie 2003, 115 (16), 1844-1854http://dx.doi.org/10.1002/ange.200200547
Co2(CO)8
+
O
CO
Metallorganische Chemie 7
Katalytische Pauson Khand
2% Co2(CO)8
CO+ O
62%
Acetyen/CO 1:160-70°C
Metallorganische Chemie 8
Katalytische Pauson Khand
0.2 % Co2(CO)8
CO 100 barEthylen 40 bar
Toluol 150°C16h50%
O
Ungeeignet im Labor
Metallorganische Chemie 9
Pauson Khand
50°C2 Co2(CO)8 Co4(CO)12
- 4 CO
• Inaktiver Co-Cluster• Inhibition durch Additive?
• Inaktiver Co-Cluster
Metallorganische Chemie 10
Katal. Pauson Khand: Additive
Metallorganische Chemie 11
Katalytische PK
• Additive sind nicht generell verwendbar
• Preiswertere Co Quellen Co4(CO)12
können eingesetzt werden
• Technische Synthesen => Ti und Rh
• Enantioselektive Synthesen => Ti und Rh
Metallorganische Chemie 12
Co2(CO)8 : Oxosynthese
Co2(CO)8+ CO + H2
100-150°CP
O
O+
65%35%
Co(CO)3CO Co(CO)4
O
Co(CO)3
- HCo(CO)3
H2
Hydroformylierungs-Katalysatoren:HRh(CO)2(PPh3)2
....
Reduktion zu Butanol
Otto Roelen 1938
Metallorganische Chemie 13
Regio- und stereoselektive Hydroformylierung
Breit, Bernhard.Synthetic Aspects of Stereoselective Hydroformylation. Accounts of Chemical Research 2003, 36(4), 264-275.
+ CO+ H2
O
O+
Rh(I)
Metallorganische Chemie 14
Stereoselektive Hydroformylierung
Metallorganische Chemie 15
Rhodium
Hydroformylierung
Wilkinson Katalysator
Monsanto Essigsäure Verfahren
Metallorganische Chemie 16
Wilkinson Katalysator
(PPh3)3RhCl + H2 -> (PPh3)3RhH + HCl
(PPh3)2(CO)2RhH
2 CO
Metallorganische Chemie 17
Pauson Khand mit Rhodium
Kiyomi Kakiuchi Angew. Chem. 2003, 115, 2511
H H
O
O+ 5 eq
(RhCl(COD))2DPPPSDS
H2O100C
OSO3NaSDS: sodium dodecylsulfat
dppp: bis(diphenylphosphino)propan P PPh
Ph
Ph
Ph
Metallorganische Chemie 18
Pauson Khand mit Rhodium
M PPh3Ph3P M
PPh3
PPh3
Produkt
trans-Komplex ist stabileraber inaktiv
syn-Komplex ist weniger stabilaber die vakanten Orbitale sindoptimal ausgerichtet
Metallorganische Chemie 19
Pauson Khand mit Rhodium
M
P
P
PhPh
Ph Ph
Produkt
Kein trans-Komplexmöglich
die Orbitale werden durch die Kettenlängeoptimal ausgerichtet
Metallorganische Chemie 20
Pauson Khand mit Rhodium
Kiyomi Kakiuchi Angew. Chem. 2003, 115, 2511
wässrige Phase organische Micelle
CO
RhHH
Rh CO
H2
RhH Rh
O
H
H H
O
Rh CO
Rh
Rh
O
O
Rh
Metallorganische Chemie 21
MM CO
O
M COO
Dienyl Pauson Khand
Paul A. Wender Angew. Chemie 2003, 115 (16), 1897-1901http://dx.doi.org/10.1002/ange.200350949
2 Reaktionswege ?3 Reaktionswege!
Reduktive Eliminierung
Metallorganische Chemie 22
Dienyl Pauson Khand
Paul A. Wender Angew. Chemie 2003, 115 (16), 1897-1901http://dx.doi.org/10.1002/ange.200350949
O
O
MeO2C
MeO2C
MeO2C
MeO2C
5% RhCl(CO)(PPh3)25% AgSbF6
MeO2C
MeO2C
THF 23 h40°C
MeO2C
MeO2C
45% 25% 18%
CO 1 atm
Metallorganische Chemie 23
Dienyl Pauson Khand
Paul A. Wender Angew. Chemie 2003, 115 (16), 1897-1901http://dx.doi.org/10.1002/ange.200350949
CO 1 atm
O
MeO2C
MeO2C
MeO2C
MeO2C
1% RhCl(CO)(PPh3)21% AgSbF6
THF 14 h25°C
89%
Reduktion Rh 5% -> 1%
Metallorganische Chemie 24
Carbene aus Diazoalkanen
N2 EWGMLn
-N2
LnM EWG
MLn = Rh2(OAc)4
Pt(II), Pd(II) Cu(I), Cu(II)Co(I), Co(III)MeReO3
Ru(I), Ru(II)...
Metallorganische Chemie 25Insertion
elektrophile Addition
Reaktionen der Carbene
nukleophileAddition=> Ylid
R R R-X
R3C-H
R R R R
X
R
R RH
RRR
Metallorganische Chemie 26
Diazoalkane
N2 EWG
NaNO2HCl
RCHO
N2 EWG
R OH
H2N EWGEWG EWG
EWG EWG
N2
RSO3N3oder
N N3
R
RCOBr
N2 EWG
R O
Metallorganische Chemie 27
Rh2(OAc)4
Rh2(OAc)4 -N2
N Ph
O O
N2
Ph
CO2Me
NPh
Ph
CO2Me
O
O
12%
N Ph
Ph
CO2Me
22%
NOO Ph
CO2Me
18%
NO
CO2Me
Ph
Ph
O16%
Insertion 2°Cbenz-H
Fragmentierung
Insertion 3°Cbenz-H
Insertion Caryl-Caryl
Metallorganische Chemie 28
Insertion Caryl-Caryl
EWGEWGEWGEWG
M
- M
EWGEWG
EWGEWG
H
EWG
EWG
H
Metallorganische Chemie 29
Rh(II)
O
O
N2
CO2Me0.01% Rh(II)
DCM, rt5 min
89% > 90% de
O
O
CO2Me
N
N2
CO2Me
2% Rh(II)
DCM, rt20 h72%
N
CO2Me
Metallorganische Chemie 30
Carben-> Nitril-Ylide
R1 N R
O
M
EWG+ R1 N
EWG
R
O
N
OR1
R
EWG
Metallorganische Chemie 31
Carben-> Nitril-Ylide
O2N
O
N2
N NEt2
5% Rh(II)60°C, 3h
98%O2N
N
O
NEt2
O
O
N2 N
2% Rh(II)80°C, 10h
56%
Cl
O
N
O
Cl
O
N2
N Ph
5% Rh(II)DCM
O
O
O
ON
O
Metallorganische Chemie 32
Carbene-> Oxonium-Ylide
R1
R
O
M
EWG+ O
EWG
R
O
O HH
R1
O
EWG
R
HO
R1
Metallorganische Chemie 33
Carbene-> Oxonium-Ylide
S
O N2
O S
HO O
O
Rh2(OAc)4
OH
130°C90 min
OH O
OBut
O
N2Rh2(OAc)4
80°CC6H6
O
OBut
O
OH
Metallorganische Chemie 34
MeReO3 + Diazoalkan
59-81%87-96%
- O=PR3- N2
- N2
MeReO3 3%R1
NR2
R1
R2
N2
CO2Et
CO2Et
R
R
O
R
O
O
R
CO2Et
R1
R2
CO2Et
N
R1R2
CO2Et
PR3
analog Simmons Smith
analog Tebbe analog Darzens
analog Simmons Smith
Metallorganische Chemie 35
Nickel
NozakiHydrierung
Heck ArylierungKreuz-Kupplungen
Metallorganische Chemie 36
42!
Palladium katalysierte Prozesse
46!
Metallorganische Chemie 37
Wacker Prozess
• 1956 Synthese von Acetaldehyd aus Ethylen
O
R R
O
1/2 O2
PdCl2CuCl2
1/2 O2
PdCl2CuCl2
Metallorganische Chemie 38
Wacker Prozess
R
O
PdCl
ClOH
1/2 O2
PdCl2CuCl
H2O
PdCl
ClOH
PdOH
ClCl
PdCl
Cl
OH
PdCl
Cl
H
HO R
PdCl
HCl
HO
R
R
R
-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
Metallorganische Chemie 39
Heck Reaktion
R
R
I
PdCl2Et3N
100°CDMFoder
Toluol
+
Metallorganische Chemie 40
I
PdL
I
LPd
I
L
L
R
Pd
L
IL
R H
Pd
L
I L
R
HPd
L
IL
H
R
R
PdCl2Et3N
100°C
L2Pd(0)
HI
Heck ReaktionOxidative Insertion
analog GrignardSyn/anti Isomerie
Insertion oder synfaciale CarbopalladierungDie Regiokontrolle erfolgt durch
Ladungstabilisierung und Raumanspruch
syn-Hydrid-oder reduktiveEliminierung
Metallorganische Chemie 41
Regiochemie der Heck-Reaktion
• Neutrale Pd- Komplexe: sterischer Anspruch
• Kationische Pd-Komplexe: Ladung
OH
OR
O
OH OH
100100100
10
90 80
20
OH
OR
O
OH OH60
100
100
95
5 10
9040
Metallorganische Chemie 42
Buchwald-Aminierung
R NH2
RN
HPd(OAc)2Cs2CO3BINAP
Toluol
Br
+
Pd(0)
Pd
L
L Br R NH2 Cs2CO3Pd NL
L RPd
L
L NH
R
HH
-Br- -H+
- PdL2Oxidative Addition
Ligandenaustausch
Reduktive Eliminierung
BINAP: 2,2'-Bis-diphenylphosphanyl-[1,1']binaphthalenyl Hinderung der Biphenylrotation für zu stabilen Rotameren => Enantiomere Rotamere = Atropisomerie
PPh2
PPh2
PPh2
PPh2
Metallorganische Chemie 43
Suzuki Kupplung
BOH
OH
Hal
Pd(0)OH-
R
R
R R
•Pd(0) Oxidative Addition•Arylboronsäure Transmetallierung•Reduktive Eliminierung
Metallorganische Chemie 44
Suzuki Kupplung
HalR
Pd(0)2 L
PdRHal
L
L
R
PdR L
L
BOH
OH
R
R RB(OH)2Hal
OH
Arylboronsäure Transmetallierung
Reduktive Eliminierung
Pd(0) Oxidative Addition
Metallorganische Chemie 45
Stille Kupplung
SnBu3
Hal
Pd(0)DMF, THF
PR3
R
R
R R
RSnBu3
RHal
Pd(0)DMF, THF
PR3
RR
Metallorganische Chemie 46
Stille Stitching
Bu3SnSnBu3
RHal
Pd(0)DMF, THF
PR3
Bu3SnR
RHal Pd(0)
DMF, THFPR3
RR
Nur 1:1 Stöchiometrie
Metallorganische Chemie 47
Stille Stitching
Me3SiSnBu3
RHal
Pd(0)DMF, THF
PR3
Me3SiR
RHal Pd(0)
DMF, THFPR3
RR
Überschuss: TMS ist weniger reaktiv
Metallorganische Chemie 48
Pd + Malonat
Hal
Pd(0)Base
R
CO2Me
MeO2C
RMeO2C
MeO2C
Hal/OAc
Pd(0)Base
CO2Me
MeO2C
MeO2C
MeO2C
Metallorganische Chemie 49
Pd + Malonat
Pd(0)Hal/OAc
Pd(II)- Hal (OAc)
NuNu
3Pd-p-Allyl Komplex
Pd(II)
Nu harte Nukleophile
Weiche Nukleophile
Metallorganische Chemie 50
Pd + Mg/Zn
MgX
Hal
Pd(0)OH-
R
R
R R
ZnX
Hal
Pd(0)OH-
R
R
R R
Metallorganische Chemie 51
Pd: Alkylchloride und Grignard
Pd-Cl
Pd(0) + HCl
Pd
PCy3
Cy3P
PhMgBr
Reduktive Eliminierung
Pd(O)OxidativeAddition
-Hydrideliminierung PPh3: 79% PTol3 81%
Transmetallierung
Cl
MgBr
4% Pd(OAc)2
4% PCy3
NMP rt (<40°C)20 h
1.5 eq
96%
M. Beller, Rostock Angew. Chemie 114, 2002. 4218-4221
Dogma: -Hydrid Eliminierung
Metallorganische Chemie 52
Pd + Lithiumorganyle
Metallorganische Chemie 53
Metathese
meta tithemi
Metallorganische Chemie 54
Metathese
meta tithemi
Metallorganische Chemie 55
Entwicklung der Metathese
•1957 Eleuterio --> ROMP
MoCl5/Et3Al 160°C
n
MoO3/Al2O3 150°C
Metallorganische Chemie 56
TiTi VV CrCr CoCo
NbNb MoMo RuRu RhRh
TaTa WW ReRe OsOs IrIr
Aktive Metalloxide und -halogenideAktive Metalloxide und -halogenide
Metallorganische Chemie 57
SHOP: Shell-Higher-Olefin ProcessSHOP: Shell-Higher-Olefin Process
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
C12 C14
C11
C14
C12
C13
C13
C13
C6
C6
C18
C18
C18
MoO3/Al2O3 100-125°C 10 bar
C11-C14 Tenside > 1.000.000 t/a
Metallorganische Chemie 58
Monsanto-Gulf-StyrolMonsanto-Gulf-Styrol
WO3/SiO3 500°C
O2
PbO
Metallorganische Chemie 59
Phillips 3 OlefinARCO 136.000 t/a
Norsorex 5000 t/a
VestenamerH s 12.000 t/a
VerfahrenRe2O7
Al2O3
W / Rh
+
n
Metallorganische Chemie 60
Mechanismus der Metathese
• katalytisch wirksame Struktur• Logistik: Ligandenaustausch• Übergangszustand• elektronische Änderungen
Metallorganische Chemie 61
=-Brechung
D3CCD3
D3C
D
CH3
HWCl6
EtAlCl2
EtOH
D
D
H3CCH3
H
H
Calderon TL, 1967, 3327
Metallorganische Chemie 62
Unpaarige Metathese
99%
D
D
D
D
H
H
H
H
D
DD
D
H
HD
D
H
HH
H
WCl6
EtAlCl2
EtOH
1
2
1Grubbs 1976
Metallorganische Chemie 63
[M]
R
[M]
R
R
[M]
R
[M]
R
[M]
R
[M]D
R
[M]
H
HR
H
RR
[M]
R
[M]
R
R
R[M]
R
[M]
R
R
R
RR[M]
Chauvin Mechanismus 1970
22 + 2 + 2 Cycloaddition Cycloaddition
15 kcal
Metallorganische Chemie 64
[2+2] Cycloaddition[2+2] Cycloaddition
HOMO LUMO dX2-Y2 pX
HOMOC
H
H
H
PR3
M C
H
H
Cl PR3
M C
H
H
Cl
Rapp JACS 1985, 107, 1206
Metallorganische Chemie 65
CH3
[M]
X
CH2
[M]+ HX
H[M]
[M]
H
[M] H
[M]H
[M]
H
[M]
H
[M]
-
[M][M]
[M]H
R R R R
[M]
H
Carben-InitiationCarben-Initiation
Oxidative Addition1,3-Hydridshift
Metallorganische Chemie 66
Moderne MetatheseModerne Metathese
Ru
PCy3
PCy3
RCl
ClRe O
O
O
HERMANNHERMANN
SCHROCKSCHROCK
GRUBBSGRUBBS
NAr
MoRO
RO
Ph
Metallorganische Chemie 67
Herrmann - MTOHerrmann - MTO
O O
FF F
FFF
Re2O7
MeCN rt 83%
H3C Re O
O
O Me4Sn
Re2O7THF - 40°C
< 40%
Ph Re O
O
OPh2Zn
Re2O7THF - 78°C
< 40%
Bn Re O
O
OBn2Zn
Me3SnO OSnMe3
O O
FF F
FFF
O
Stabil bis 0°C
Stabil bis -20°C
Beattie Inorg. 1979, 18, 2318Hermann Inorg. 92,31, 4431
Metallorganische Chemie 68
MTO Metathese Initiation
14 e
CH3
ReO O
O
R
HH
H
H3C
ReO
O
O
R
HH
H
Metallorganische Chemie 69
H
RH
H
Re
O
CH3
OO
R
HH
H
Re
O
CH3
OO
MTO Metathese Initiation14 e
CH3
ReO O
O
R
HH
H
Metallorganische Chemie 70
MTO Metathese Initiation
14 e
CH3
ReO O
O
R
HH
H
H
RH
H
Re
O
CH3
OO
R
HH
H
Re
O
CH3
OO
O
CH3
ReO O
R
H H
O
CH3
ReO O
H R
H
HH
Metallorganische Chemie 71
O
CH3
ReO O
R
H H
O
CH3
ReO O
H R
H
HH
MTO Metathese Initiation
14 e
CH3
ReO O
O
R
HH
H
H
RH
H
Re
O
CH3
OO
R
HH
H
Re
O
CH3
OO
H3C
ReO
O
O
R
HH
H
14 e
14 e
Metallorganische Chemie 72
Wanzlick Carben
NN
1. Wanzlick Carben: 1961 Chem. BerichteN-Heterocyclisches Carben: NHC Ligand
Metallorganische Chemie 73
Hermanns TricarbenHermanns Tricarben
Hermann Angew. Chem. 1998, 110, 2631
N N
NN
RuPhCl
Cl
Ar
Ar
Ar
Ar
N N RR
N N RR N SR
N SR
H
Metallorganische Chemie 74
RuCl
Cl Ph
H
PCy3
PCy3
RuCl
Cl Ph
H
PPh3
PPh3
(PPh3)3RuCl2
Ph
N2
- PPh3, - N2 -78°C 80%
2 PCy3
-2 PPh3 90%
RuCl
Cl
H
PPh3
PPh3
- PPh3 DCM/C6H6
50°C
PhPh
Ph
Ph
PhPh
Br
PhPh
Br
Br
Ph Ph
PhPh
PhPh
Grubbs-KatalysatorGrubbs-Katalysator
JACS 1995, 117, 5503, Angew. 1995, 107, 2179
ki/kp = 10-3
ki/kp = 9
RuX
X R'
H
PR3
PR3
Metallorganische Chemie 75
Grubbs-RCM-QSARGrubbs-RCM-QSAR
JACS 1997, 119, 3387
RuX
X R'
H
PR3
PR3
Cl Br
I
Ki/Kp
H Ph
CHCPh2 CHCH2
PCy3 PiPr3PPhCy2 PCyPh2
PEt3
PPh3 PBn3
Tolman
0 100
1
2
3
4
1/C[PR3]
KOBS
Metallorganische Chemie 76
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
H
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
HRu
PCy3
Cl
Cl H
HRu
PCy3
Cl
Cl
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
H
HCl
Ru
PCy3
Cl
Cl H
HRu
PCy3
Cl
ClRu
PCy3
Cl
Cl
- PCy3
- PCy3
- PCy3
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
H
Cy3P
RuCl
Cl
H
H
Cy3P
RuCl
Cl
Cy3P
RuCl
Cl
H
H
Cy3P
RuCl
Cl
Cy3P
RuCl
Cl
Metallorganische Chemie 77
PolymerisationenPolymerisationen
RadikalischRadikalisch IonischIonisch Metathese Metathese
EEA A [kJ/mol][kJ/mol] 75-12575-125 8-218-21 28-9728-97
H H [kJ/mol][kJ/mol] 80-100 80-100 80-100 80-100 0-300-30
Entartete Metathese
Metallorganische Chemie 78
99%
ROMP-RCM-Polymerisation kJ/mol
118
115
31
6
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
ROMP / / / / / /
RCM -- --
Metallorganische Chemie 79
R[M]n
Lebendes Polymer
Rn
Rn
[M]m
Block-Copolymere
R O R[M]=O
m
Terminierung
LebENDE Polymere?LebENDE Polymere?
Metallorganische Chemie 80
Ru
PCy3
PCy3
RCl
ClNAr
MoRO
RO
Ph
RCM: Schrock versus Grubbs
RCM: Schrock versus Grubbs
O O O
CO2HOH O
NBn
OOH
N
Bn
N
BnH
O
O Ph
OSi Si
O
Ph
SS
Metallorganische Chemie 81
O
OH
HO
O
12
HN
14O
O
OOH
OH
NH2
Totalsynthesen und RCMTotalsynthesen und RCM
Diaminosuberins 酳 reWilliams 1998
1592U89 HIV Transcriptase InhibitorCrimmins 1996
CastanosperminPandit 1996
LasiodiplodinF stner 1996
Schrock/Grubbs
DactylolF stner 1996
Jasmin KetolactonF stner 1996
Coronfacin S 酳 reBlechert 1996
Sch 38516Hoveyda 1996
N N
N
N
NH2
H N
HO
NOH
OH
OH
HO
HO
O
O
O
O
CO2H
HO2C
CO2Ph
NHBoch
H2N
Manzamin AMartin/Pandit
N
N
OH
O
Metallorganische Chemie 82
Festphasen CyclisierungFestphasen Cyclisierung
Angew. Chemie1998, 110, 2677
Angew. Chemie1998, 110, 2120
X SUBSTRAT
PP
SUBSTRATHX
Spaltung + Entschützung
SUBSTRAT
Spaltung + Cyclisierung
SUBSTRAT
Sn
SUBSTRAT
I
SUBSTRAT
Spaltung + Cyclisierung
Metallorganische Chemie 83
Nicolaou: Epothilon 1997Nicolaou: Epothilon 1997O
OLi
O
OOTBS
OLi
O
Ph3P
Aldol
O
O
HO
OOTBS
OH 3:2 anti-
Aldole
-78°C
N
S
OH
DMAP 83%
2Stufen
N C N N
Metallorganische Chemie 84
Nicolaou: Epothilon A 1997Nicolaou: Epothilon A 1997
ähnliche Synthese:ähnliche Synthese:Schinzer 1997Schinzer 1997
16
WittigO
O
HO
OOTBS
N
S
O
O
O
HO
OOTBS
N
S
O
E 46% Z 39%
(PCy3)2Ru(=CHPh)Cl2
16
Aldol
Ester
Wittig
Epothilon C
O
HO
OOH
N
S
O
O
Epothilon A
Metallorganische Chemie 85
Nicolaou: Epothilon B Danishefsky: Epothilon B2Nicolaou: Epothilon B Danishefsky: Epothilon B2
O
HO
OHO
N
S
O
OEpoxidation
O
HO
OHO
N
S
OHOH
Wittig
Yamaguchi Macrolactonisierung
O
HO
OTBSO
N
S
O
Schrock 77 %
O
HO
OTBSO
N
S
O
E/Z 1:1
Metallorganische Chemie 86
E/ZE/Z
[M]
R
S
L
LR S
[M]
S
R
L
SR L
[M]
L
R
S[M] [M]
L
R
S
R
R S
S
L
R S
[M]
R
L
R L
[M]
R
S[M] [M]
L
R
S
R
R S
S L
L S
Metallorganische Chemie 87
E/ZE/Z
OW
O
Cl OEt2
Ph
PhO
W
O
Cl OEt2
Ph
Ph
[M]
R
S
L
LR S
[M]
S
R
L
SR L
[M]
L
R
S[M]
L
R
S
L
R S
[M]
R
L
R L
[M]
R
S[M] [M]
L
R
S L
L S
[M]
Couturier Angew. IEE 1992, 31, 628
Metallorganische Chemie 88
O
OPMB
O
O
O
RO
O
R
O
O
R[M]O
O
R
[M]
O
O
R
[M]
O
O
R
[M]
O
O
R[M]
E/Z
Toluol 1:1DCM 20°C 1:12
Kalesse Synlett 1998, 1108
Metallorganische Chemie 89
(CH2)n
O
O
MacrocyclisierungMacrocyclisierung
• Stille StitchingStille Stitching
• Wittig Wittig
• MacrolactoneMacrolactoneCorey Corey YamaguchiYamaguchi
• Trost Trost -Allyl Palladium-Allyl Palladium
SnBu3
Bu3Sn
R
R
1. RX Pd° 2. RY Pd°
SnBu3
Bu3Sn
R
R
1. RX Pd° 2. RY Pd°
Cl
Cl
Cl
O
Cl
N S
O
OHCl
Cl
Cl
O
Cl
N S
O
OH
SO2Ph
SO2Ph Pd
SO2Ph
SO2Ph Pd
Metallorganische Chemie 90
CBu
CBu
MoO3/SiO2
350°C
H
H
Bu Bu
C C HH
[M]
CBuH
[M][M]Bu
CBuH
[M]
[M]Bu
[M]Bu
Bu
Bu
Acetylen MetatheseAcetylen Metathese
Pennella JCSCC 1968, 1548 Bencheick J. Mol. Catal. 1982, 15, 93
Initiation durch Carbin-Komplex:Schrock JACS 1984, 106, 4067
MetallacyclobuteneMetallacyclobutene
Metallorganische Chemie 91
CBu
CBu
MoO3/SiO2
350°C
H
H
Bu Bu
C C HH
[M]
CBuH
[M][M]Bu
CBuH
[M]
[M]Bu
[M]Bu
Bu
Bu
Acetylen MetatheseAcetylen Metathese
[M]
CBu
H
Schrock Schrock ACRACR 1986, 1986, 1919, 342, 342
IsomerisierungIsomerisierungHH++/Phenole/Phenole
W-C 1.86 C-C 1.46 W-C 2.1
Metallorganische Chemie 92
terminal-Metathese-internterminal-Metathese-intern
R
R
H
H
R R
HH
R
'R
R
R'
R'R
WO3/SiO2 MoO3/SiO2 Mo(CO) 6
WO3/SiO2 MoO3/SiO2
MoO(OPh) 4 Et3Al/PhOH
WCl3(PEt3) Schrock 1982
Re
NAr
O
O
CF3
CF3
CF3CF3 Schrock 1988
Mo(OtBu)3 Schrock 1985
Metallorganische Chemie 93
Bu H
[M]
BuH
[M]
BuH
[M]
Bu HBu
[M]
Bu
[M]
[M]
BuBu
BuBu Bu Bu
Acetylen PolymerisationAcetylen Polymerisation
Metallorganische Chemie 94
Acetylen RCPMAcetylen RCPM
n
[M] [M]
[M]
[M]
Metallorganische Chemie 95
Diin MetatheseDiin Metathese
X
X(tBuO)3W
C6H5Cl 80°C, 2h 0.02 M
O O
O O
73%12
O O
O O
73%12
F stner Angew. 1998, 110, 1758
Metallorganische Chemie 96
gekreuzte Acetylen Metathesegekreuzte Acetylen Metathese
Blechert Angew. Chem.. 1997, 36, 2628
C10H21
H
Grubbs 5%
C6H6
C10H21
TBDMSO
TBDMSO
C10H21
O
TBAF
MnO2
-Triticen58%
Schrock
Polymerisation
E!
atomökonomisch
Metallorganische Chemie 97
C10H21
H [M]
C10H21
[M]H
H21C10
[M]
H21C10
[M]
R
R
H21C10 R
gekreuzte Acetylen Metathesegekreuzte Acetylen Metathese
Blechert Angew. Chem.. 1997, 36, 2628
Stabilisierung
E/Z 2:1
Metallorganische Chemie 98
Acetylen MetatheseAcetylen Metathese
Grubbs JACS 1994,116, 10801
OTES OTESGrubbs
C6H6
85%
??[Ru][Ru]
Metallorganische Chemie 99
Acetylen MetatheseAcetylen Metathese
Grubbs JACS 1994,116, 10801
OTES OTESGrubbs
C6H6
85%
leicht zugänglichelektronenarm
gehindert
Metallorganische Chemie 100
OTES
[M]
OTES
[M]
OTES
[M]
OTES
[M]
Acetylen MetatheseAcetylen Metathese
Grubbs JACS 1994,116, 10801
OTES OTES
Grubbs 3%65°C, 6 hC6H6, 85%
Metallorganische Chemie 101
news of the week - Schrocks Desymmetrisierung
JACS 1998, 120, 9720
Mo
N
PhO
O
tBu
tBu
O
O
93% 99% ee
2%
ohne Lösungsmittel
22°C, 5 min
OPhOPh
O
RPhI
Pd(0)
BINAP
Metallorganische Chemie 102
kinetische Racematspaltung: ARCM
kinetische Racematspaltung: ARCM
Krel = 2,4
Krel= 58Grubbs JACS 1996, 118, 2499Schrock JACS 1998, 120, 4041
10 %84% ee
OAc
Mo
NAr
PhO
O
tBu
tBu
Mo
NAr
PhO
O
CF3
CF3
CF3
F3C
OTBS
OAc
OTBS
OAc
OTBS
+
+
2%
C6H6, 90% Umsatz
42% 93% ee
25% 99% ee
5%
C6H6, 75% Umsatz
Metallorganische Chemie 103
KKrel rel = 2,4= 2,484% ee84% ee
kinetische Racematspaltungkinetische Racematspaltung
Sharpless JACS 1981, 103, 6237; Sih JACS 1982, 104, 7294
10
K rel 10
0 20
5 3 5 SM PRODUKTKrel 100
502010
5
KKrelrel= 58= 58
99% ee99% ee
KKrelrel= 58= 58
gef. 93% eegef. 93% ee
Metallorganische Chemie 104
Missing link der ARCM?Missing link der ARCM?
Schrock JACS 1998, 120, 4041
Mo
NAr
PhO
O
tBu
tBu
OTBS
OTBS OTBS
+
42% 93% ee
25% 99% ee
5%
C6H6, 75% Umsatz
TBSO OTBS
Metallorganische Chemie 105
NO
BocN
N H
O
O
HNN
O
Bn
H
H
NO
BocN
N H
O
O
HNN
O
Bn
H
H
(PCy3)2Ru(CHCHCPh 2)Cl2
DCM, 40° C
60 %
Ringschluss-Metathese
S. J. Miller, R. H. Grubbs J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5855
Metallorganische Chemie 106S. J. Miller, R. H. Grubbs J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5855
NO
BocN
N H
O
O
HNN
O
Bn
H
H
NO
BocN
N H
O
O
HNN
O
Bn
H
H
(PCy3)2Ru(CHCHCPh 2)Cl2
DCM, 40° C
60 %
NO
BocN
N H
O
O
HNN
O
S
Me
H
H
S82°
Metallorganische Chemie 107
Nebenreaktionen der RCMNebenreaktionen der RCMNebenreaktionen der RCMNebenreaktionen der RCM
Carben-DimerisierungCarben-Dimerisierung
OR
[M]
OR
[M]
R
CO
OR
[M]
OR
[M]
R
COCarbonylbildungCarbonylbildung
PolymerisierungPolymerisierung
DimerisierungDimerisierung
[M]
R R
2
R[M]
R R
2
R
X X XX X X
Metallorganische Chemie 108
Lektionen aus den Totalsynthesen ?
Lektionen aus den Totalsynthesen ?
• cis/trans-> Hydrierung
• 5-8 gliedrige Ringe => cis
RR
R
R H2/Pd-CR
R
Metallorganische Chemie 109
Lessons learnedLessons learned
• 1,5- und 1,6-Abstände vermeiden oder sterisch überfrachten
D Ru ORu
N
O
RN
O
RGrubbs N
O
RN
[M]
O
R
D Ru ORu
N
O
RN
O
RGrubbs N
O
RN
[M]
O
R
Metallorganische Chemie 110
Gly-OMeDCC/HOBt
TEA/DCM88%
NOH
O
ON
NH
O
OKOH
Dioxan/H2O67%
OH
O
DCC/HOBt
TEA/DCM86%
NNH
O
O
N
O
O
O
NNH
N
O
O
O
O
O
NHN
N
O
O
O
O
O
30% Ti(OiPr)415% (PPh3)2Ru(CHPh)Cl2Toluol70°C
1111
A. F üstner JACS 1997, 119, 9130
[Ru]
N
O
R
N-AllGlyOEt
Metallorganische Chemie 111
• HH++
• CuClCuCl• MeIMeI• Ti(OTi(OiiPr)Pr)44
EPCy3
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
HCy3P
RuCl
Cl
H
H
E
EPCy3
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
HCy3P
RuCl
Cl
H
H
E
PCyPCy33 Dissoziation Dissoziation
Metallorganische Chemie 112
Schrock versus GrubbsSchrock versus Grubbs
Stabilität -78°C 20°CLagerung inert inert
H20 - ?O2 -
Carbonyle -Amide -
Alkohole -TON/TOF ++ +
1 mmol 400,- € 90,- €
Substrate
NAr
MoRO
RO
Ph
Ru
PCy3
PCy3
RCl
Cl
Metallorganische Chemie 113
Initiatoren der Metathese
ROBERT H. GRUBBS, geb. 1942. Caltech, Pasadena, CaB.S. 1963, M.S., 1965, U. Florida; Ph.D. 1968, Columbia University;1968-69, Stanford University.
RICHARD R. SCHROCKA.B. 1967 U. California, RiversidePh.D. 1971 Harvard University
Metallorganische Chemie 114
Serendipity = Zufall?
Prinzen von Serendip (Sri Lanka)
RuCl
Cl PCy3
5%
DCM 22C 16 h
O Ph
O+
Intramolekulare Chelatbildung verlangsamt die Reaktion
Ausnahme: ähnliche Chelatbildung im Produkt
Stabiler Komplex: Luft + Chromatographie => recycling
Keine Reaktion?
O
RuCl
Cl PCy3
Metallorganische Chemie 115
Neue Katalysatoren
O
RuCl
Cl PCy3
RuCl
Cl
PCy3
NN
RuCl
Cl
PCy3
NNMesMes
RuCl
Cl
NNMesMes
O
RuCl
Cl
NNMesMes
O
RuCl
Cl
NNMesMes
O
Mesitylen
chiral durchR-Binaphtyl
Trisubstituierte und elektronenarme Alkene
Metallorganische Chemie 116
Neue Katalysatoren
Ru
O NO2
Cl
Cl
NMesMesN
K. Grela Angew. Chem,
2002, 114, 4219
Ru
Ph
N
Cl
Cl
NMesMesN
Br
AcrylnitrileR.H. Grubss Angew. Chem,
2002, 114, 4207
Metallorganische Chemie 117
Metathese an festen Phasen
•Immobilisierte Metathese heterogenwiederverwendbar
•Bumerang Katalysator homogen „5 mal verwendbar“ = nur 20% aktiv
•Lösliche „feste“ Phasen: PEG (homogen)
RuCl
Cl LPolystyrol
RuCl
Cl L
Polystyrol
RuCl
Cl LPolyethylenglycol
Bindungsbruch
Metallorganische Chemie 118
Übersichtsartikel
• S. Blechert Angew. Chem. 2003, 115, 1944-1968. http://dx.doi.org/10.1002/ange.200200556
• Alkene Metathesis in Organic Synthesis, Topics in Organometallic Chemistry, Ed.: A. Fürstner, Springer 1998, Berlin ISBN 3-540-64254-4
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