metallorganische chemie1 zink organyle 1870 frankland 2 ri + 2 zn ->r 2 zn + zni 2 1878...
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Metallorganische Chemie 1
Zink Organyle
1870 Frankland2 RI + 2 Zn -> R2Zn + ZnI2
1878 Reformatsky Reagenz
1958 Simmons-Smith Reaktion
1984 Oguni asymmetrische Addition
Metallorganische Chemie 2
Reformatzky Reaktion
ORBr
O2 Zn
ORZn
O
2RO
O
1. Reagiert nicht mit sich selbst2. Hohe Affinität zu Alkenen3. Vergleichsweise (Li, Mg) geringe Aktivität
gegenüber Carbonylen4. Lewis-säure aktivierte Addition an Carbonyle
Metallorganische Chemie 3
Reformatsky Reagenz
ORZn
O
X
R'COCl
OR
O
R'
O
R' R''
O
OR
O
R'
OHR''
XR
OR
O
cat Cu
cat NiTMS-Cl
Carbonylgruppen werden durchLewis-Säuren
aktiviert
Metallorganische Chemie 4
Reformatsky Reagenz
Hydroxydifluorethyl-Isoster
OBn
NH
O
O
Boc-Tyr(OEt)-CHO
BrOEt
F F
O
Zn/AgOAcEt2AlCl
THF 0-55°C
OBn
NH
O
O
O OH
F FOEt
O
Metallorganische Chemie 5
Homo-Reformatsky Reagenz
RO
OO ORTMSOZnCl2
Zn2
ORO
Zn2+
SiCl
Metallorganische Chemie 6
Homo-Reformatsky Reagenz
Br
OMe
OZn
THF2h rf
O
BF3*Et2OTMS-Cl
THF-30°C
O
OMe
O
51%Base
OMe
O
Metallorganische Chemie 7
Simmons-Smith
Zn I IEt2O
+ I ZnI
Et2Zn I ILM
+ I ZnEt
Simmons-Smith Reagenz
Furukawa Reagenz
Zink-Organyle:1. Hohe Affinität zu Alkenen2. Vergleichsweise (Li, Mg) geringe Carbonylreaktivität
Metallorganische Chemie 8
Alkenaffinität von Zn-Organylen
MgBr
R
MgBr
R ZnBr
ZnBr
MgBrR
ZnBr
Metallorganische Chemie 9
Simmons-Smith Reagenz
I ZnEt
HOMX22x
R
RHO
R'O
Zn O
Zn
ICH2
X
I
MR'O
Zn O
Zn
ICH2
X
I
M
R R
R'O
Zn O
Zn
ICH2
X
IM
R
H
H
Metallorganische Chemie 10
Furukawa Reaktionen
Et2Zn + CH2I2
hexane rf
O
Et2Zn + CH2I2
hexane rfO
Metallorganische Chemie 11
Simmons-Smith Reaktionen
CH2I2Zn-Cu
R
R
OH OH OMe OMeOH
OH OH OMe OMeOH
krel 100 46 50 9 6
syn 100 - 100 100 -
O-Chelator ist wichtiger als O-Donor
Chelat EntropieChelat Entropie
Metallorganische Chemie 12
Stereoselektive Cyclopropanierung
OR
O
CO2Et
CO2Et
Et2ZnI2CH2
Hexan-20°C
OR
O
CO2Et
CO2Et
88-94% ee
OHPh OHPh(ICH2)2Zn*DME
DCM, -10°C, 2h
BOO
CONMe2Me2NOC
Bu
93% ee
Substrat-kontrolliert
Reagenz-kontrolliert
Metallorganische Chemie 13
Oguni asymmetrische Addition
R H
O
Et2ZnOH
N
+R H
OHEt
DimethylaminoisoborneolDAIB
O
NZn
OZnEt
REt
H
Sesselförmiger ÜZR: equatorial
Metallorganische Chemie 14
Knochels asymmetrische Addition
78-99%92-99% ee
R H
O
R'2Zn+R R'
OHH
NHSO2CF3
NHSO2CF3
< 2%
Ti(OiPr)4
Toluol
Metallorganische Chemie 15
Asymmetrische Autokatalyse
N
N
OH
S
0°C, 20 min
iPr2Zn
N
N
O
113 mgN
N
OH
31 mgee 57% = S/R 4:1
127 mgee 89% = S/R 10:1
Die chirale Verstärkung erfolgt durch 3 Spezies:• S*S/iPr2Zn -> S• R*R/iPr2Zn -> R• S*R/iPr2Zn ist stabiler und inaktiv (eeminorSenke)
Kenso Soai Nature 1995, 378, 767
Metallorganische Chemie 16
Asymmetrische Autokatalyse
N
N
OH
S
N
N
O
N
N
OH0°C, 20 min
iPr2Zn
1. 10 mg2. 30 mg3. 85 mg4. 169 mg
Kenso Soai Angew. Chemie 2003, 115(3), 329http://dx.doi.org/10.1002/ange.200390073
348 mg ee 96% = S/R 40:12 mg ee 0.00005% = S/R 1:1
Metallorganische Chemie 17
Enantioselektive Addition
O OH
R
R2Zn
Katalysator
Scifinder 21.5.2003Gen. Benzaldehyde 1601 HitsBenzaldehyd + Et2Zn 671 Hits353 Literaturstellen, allein 56 in 2000
Metallorganische Chemie 18
Transmetallierung Zn-Organyle
PhEt2BH 3 eq
40°C, 4 d
Ph
BEt2
iPr2Zn 2eq
-10°C,20 h
Ph
ZniPr
Ph
Cu(CN)
CuCN*2 LiCl
Br
Ph
-78° -> 25°C
Ph
Ph
1. stereoselektive Hydroborierung2. Transmetallierung B ->Zn3. Transmetallierung Zn -> Cu4. „Wurtz“ Kupplung
Metallorganische Chemie 19
Wo geht es weiter?
• Basisch Lewis Säure
Li Be
Na Mg B
K Ca Ti Al Si
Ni Cu Zn In
Cs Ba PdSn
Metallorganische Chemie 20
R R'
O
Br+
R R'
O
OBr
OEt
NO2
R R'
HO
R R'
HO O
OEt
NH2
Indium
INDIUM
Metallorganische Chemie 21
Indium Vorteile
Redox Gleichung 0(V)
Mg -> Mg2+ + 2e -2.36
Al -> Al3+ + 3e -1.68
Zn –> Zn2+ + 2e -0.76
Sn -> Sn4+ + 4e -0.14
In -> In3+ + 3e -0.34
Joachim Podlech, T.C. Maier Synthesis 2003, 633
Reaktionen in Wasser sind möglich dank der H-Überspannung
Metallorganische Chemie 22
Indium Vorteile
• niedriges Redoxpotential
=> Selektivität
• keine Reaktion mit H2O (100°C)/NaOH in H2O (Al!)
=> Reaktion in Wasser
• keine oxidierten Oberflächen
=> keine Aktivierung
• nicht toxisch: Dentallegierung
Metallorganische Chemie 23
Barbier Allylierung
MeO
OMe O
Br
M
MeO
OMe OH
2. H2O
Zn 0%Sn 10%In 70%
Lewis-Säure labiles Acetal
Metallorganische Chemie 24
Allylierung von Ketonen
• Lösemittelfrei
• In polar protischen Lösungsmitteln
Ph H
OBr
M
Ph H
OH
ohne Lösungsmittel
Ph H
OBr
M
Ph H
OH
MeOH/H2O 1:4
Zn 67% 12 hSn 60% 12 hIn 88% 1 h
Zn 0%In 50-90%
Metallorganische Chemie 25
versus -Angriff
-Angriff dominiert:R = Ph, Me, CO2Me
R BrR' H
O
In H2O
R'
OH
R
R'
OH
R-Angriff dominiert:R = Me3Si, tBu
Metallorganische Chemie 26
Stereoselektive Allylierung
O OH
LM
OH
+
M
Allylierung axial equatorialM = InX2 10% 90% Lewis-S./LadungM = ZnBr 15% 85% Lewis-S./LadungM = MgBr 55% 45% Lewis-S./LadungM = Li 65% 35% Orbitalkontr.M = Na 65% 35% Orbitalkontr.
Metallorganische Chemie 27
Diastereoselektivität
Felkin Anh ÜZ
Metallorganische Chemie 28
Stereoselektivität
8.5 : 1Keine Reaktion in THF
OOHBr
InH2O
OHOH OHOH+
In OInO
O
H H
OH H
matched mismatched
Sterische Interaktion
Metallorganische Chemie 29
Stereoselektivität
In O
O
RH
H In O
O
RH
H
RH
O
OH Br
In H2O 5h85-90%
R
OH
OH
R
OH
OH
+
9.8 : 1
matched mismatched
Sterische Interaktion
Metallorganische Chemie 30
Stereoselektivität
RH
O
OH Br
In
H2O, 3.5 h 79%
R
OH
OH
R
OH
OH
In O
O
RH
H In O
O
RH
H
R
OH
OH
R
OH
OH
In O
O
RH
H In O
O
RH
H
2.8 2.8 0 1
Metallorganische Chemie 31
Indium: katalytisch
H
OBr
0.2 eq In3.2 eq Al oder Zn
OH
Preis pro mol PulverIndium 400,0 €Alumium 1,0 €Zink 1,3 €
Metallorganische Chemie 32
Indium: katalytisch
Ph H
OBr
OH
InX2
InCl3
AlIn
Ph
OInX2
H2O
HO-InX2
Al
HO-AlX2
Metallorganische Chemie 33
Barbier: enantioselektiv
R H
O R'
R'
Br
In, THF/Hexan R
OH
R R
N
HO
N
N
OH
N
Pseudoenantiomere
Cinchonine (Chinin) Cinchonidine (Chinidin)
Chinin ee%R = Ph R‘ = H 72R = Ph R‘ = Me 78R = Oct R‘ = H 30R = Oct R‘ = Me 27
R‘ = R‘
Metallorganische Chemie 34
Indium: Nitro-Reduktion
NO2 NH2In HCl
H2O, THFrt
78%
„Akademische“ ReduktionTechnische Nitro-Reduktionen• Zn (Kosten)• H2 /Nitro-selektiver Katalysator
Metallorganische Chemie 35
Zinn
TBTH Tributylzinnhydrid
R3Sn-X
Metallorganische Chemie 36
Toxizität
LD50 mg/kg Ratte
R R3SnCl R2SnCl2 RSnCl3Me <20 <230 <1350
Bu <350 <220 <2200
Ph <135 / /
Ph3SnR antifouling Anstriche im Schiffsbau
Metallorganische Chemie 37
Lipophil
• Bu3SnCl ist löslich in Hexan und unlöslich in MeCN
• Bu3SnBr/I TLC rf Hexan ca 0.9
Metallorganische Chemie 38
R3Sn Anion
Me3SnClLi
Me3SnLi
OTs THF40%
SnMe3
SnMe3
SO2
para-Toluolsulfonat
SN2 100% Inversion
Metallorganische Chemie 39
R3Sn Anion
R3SnLi
OOH
SnR32. H2O
SnMe3
Cl
Br
Me3SnLi
Me3SnLi
SnMe3
SN2 100% Inversion
Halogen-Metall-Austausch
SET
Halogen-Metall-Austausch
SET
Metallorganische Chemie 40
Reaktivität
• Oxidation
• Fragmentierung
SnMe3Bu
HO
CrO3* Pyridin
DCM 70% OBuHO
SnMe3Ph
HOBF3 *Et2O
DCCOPh
PhIO
Metallorganische Chemie 41
„Grob“-Fragmentierung
BF3 *Et2ODCC
OPh
PhIO
OH
Ph SnMe3
O
Ph SnMe3
I
Ph
OH
Iodosobenzol
O
Ph SnMe3
I
Ph
BF3*Et2O
N
NC
O
Ph
SnMe3I
Ph
Dehydratisierung
Metallorganische Chemie 42
Maskierte Acylanionen
Ph S
OMe3SnLi
Ph SnMe3
O
THF58%
O
Bu3SnLi
THF58%
OH
SnBu3
O
SnBu3ADD
Metallorganische Chemie 43
Maskierte Acylanionen
OH
SnBu3
NN N
O
N
O
NNH
N
O
N
O
O
Bu3SnH
O
SnBu3
1,1‘(Azodicarbonyl)diperidin