Transcript (Moderne) C-C-Verknüpfungsreaktionen Lukas Hubener AC-F Seminar 09. Januar 2006 C-C-Verknüpfungsreaktionen O Li N R O O R' O O Pd0 H R Pd II Li R X O O N R' O R PdII X MX R' M C-C-Verknüpfungsreaktionen - AC-F Seminar 09.01.06 - Lukas Hubener Übersicht  Anwendungen  Kupfer-vermittelte.

(Moderne)
C-C-Verknüpfungsreaktionen
Lukas Hubener
AC-F Seminar 09. Januar 2006
C-C-Verknüpfungsreaktionen
O
Li
N
R
O
O
R'
O
O
Pd0
H
R Pd
II
Li
R X
O
O
N
R'
O
R PdII X
MX
R' M
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Übersicht
 Anwendungen
 Kupfer-vermittelte C-C-Verknüpfungen
 Nickel-vermittelte C-C-Verknüpfungen
 Palladium-vermittelte C-C-Verknüpfungen
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C-C-Verknüpfungsreaktionen
- Polyaromaten
 Naturstoffchemie
 Liganden für asymmetrische Katalyse
 Organische (Halb-)Leiter
 metal-organic frameworks
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C-C-Verknüpfungen mit Cu
Die Ullman-Reaktion
 1901: Symmetrische Kupplung von Arylhalogeniden
2
R
0
I + 2 Cu
200°C
R
+ 2
CuI
R
Unverträglich mit vielen Funktionalitäten (OH, NH2, COOH,…)
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C-C-Verknüpfungen mit Cu
Die Ullman-Reaktion
 Mechanismus
R
I + Cu0
oxidative
Cu
R
CuI
R
Cu
Cu I
Addition
I
R
Cu + I
CuI +
Cu
oxidative
Addition
R
reduktive
R
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Eliminierung
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C-C-Verknüpfungen mit Cu
Ullman-artige Reaktionen
 Kupplung von Organometallischen Verbindungen
BuLi
N
Br
Et2O, -70°C
CuI
N
Li
N
Cu
R
CuX +
N
X
R
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Generelle Trends I
 Effektivere Kupplungsreagenzien
 Mildere Bedingungen
 „unreaktivere“ Organometall-Verbindungen
 Höhere Selektivität
 Bessere Kompatibilität mit funktionellen Gruppen
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Generelle Trends II
 Selten stöchiometrische Mengen Ni/Pd notwendig
 Teilweise „co-reducing agents“
(in-situ Erzeugung von ÜM0)
 Ni tieferes E0 als Pd --> Reaktion mit Arylchloriden
 Pd kuppelt eine Vielzahl von OrganometallVerbindungen
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Kumada-Kupplung
 Kreuzkupplung von Aryl-Halogeniden mit GrignardVerbindungen (Kumada, Corriu 1972)
R'
X
+
R
MgX
NiII(dppb)2Cl2
oder
R'
R
R = Aryl, Vinyl, Alkyl
R' = Aryl, Vinyl
Pd(PPh3)4
Br
Br + 2
MgBr
1 % Ni(acac)2
Et2O, reflux
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Kumada-Kupplung
 Mechanismus
d10
18 VE
R
Ni0L4
R'
reduktive
Eliminierung
Ni
II
X
d8
16 VE L
L
L
L
NiII X
R'
Metathese
MgX2
R'
oxidative Addition
2 L
R
R'
d10
14 VE
R
L
R'
cis-/transIsomerisierung
NiII X
L
MgX
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Kumada-Kupplung
 Effektivster Ligand: Bidentater Diphosphinligand
 Bis-diphenylphosphinethan (dppe),
-propan (dppp),-butan (dppb),
-ferrocen (dppf)
 Cis-Konfiguration der
Phosphingruppen im
Diorganonickel-Intermediat
R
n
Ph2P
PPh2
Ni0L2
R'
reduktive
Eliminierung
R
R'
NiII L
L
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Kumada-Kupplung
 Gefahr: β-H-Eliminierung
Ni0L2
R'
an sp3-hybridisiertem C in
oxidative
Addition
β-Position
L
R'
--> R' = Aryl, Alkenyl, ...
R
H
H
H
R
H
LnÜM
LnÜM
H
H
LnÜM
NiII X
L
H
R
H
X
H
H
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LnÜMH +
R
H
H
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Negishi-Kupplung
 Kupplung von Organozink-Verbindungen
(Negishi 1977)
Ni(PPh3)4 oder
R'
X
+
R
ZnX
i
Cl2Pd(PPh3)2 + 2 Bu2AlH
R'
R
R = alkenyl, aryl, alkinyl, alkyl, benzyl, allyl
R' = alkenyl, aryl, allyl, benzyl
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Negishi-Kupplung
 Mechanismus analog Kumada-Kupplung
 Viele funktionelle Gruppen tolerieren Organozink-,
aber keine Grignard-Verbindungen
MgX
ZnCl2
ZnCl
Li
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C-C-Verknüpfungen mit Pd
- Die Stille-Kupplung
 Kupplung von Organozinn-Verbindungen
R'
X
+ R
SnBu3
Pd-Katalysator
R'
R + XSnBu3
Halogenide: Säurechloride, Allyl, Benzyl, Alkenyl, Aryl
Stannane: Alkinyl, Alkenyl, Aryl, Allyl, Benzyl, Alkyl
 Mechanismus analog Kumada und Negishi
 Vorteil: Hohe Toleranz von funktionellen Gruppen und
Stabilität der Stannane
 Nachteil: Toxizität
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Suzuki-Kupplung
 Kupplung von Aryl-Boronsäuren
R
B(OH)2
+
Br
2 eq K2CO3 / H2O
3 mol% Pd(PPh3)4
R
Benzol
Halogenide: Aryl, Alkenyl, Alkinyl, Alkyl
alternativ: OTf-
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Suzuki-Kupplung
 Mechanismus
Ar
Ar'
Ar
M B(OH)4
Ar
PdII Ar'
X
PdII X
MOH
-
Ar
Ar'
B
PdII OH
MX
OH
M
Ar
Pd0
OH
MOH
Ar'B(OH)2
OH
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C-C-Verknüpfungen mit Ni & Pd
- Die Suzuki-Kupplung
 Synthese der Organobor-Reagenzien
 Aus Organolithium- oder Grignard-Verbindungen
H+/H2O
ArMgX + B(OMe)3
ArB(OH)2
 Hydroborierung von Alkinen und Alkenen
O
HB
O
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O
B
O
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C-C-Verknüpfungen mit Pd
- Die Heck-Reaktion
 Kupplung von aktivierten Alkenen
O
Br
O
+
Pd-Katalysator
O
O
 trans-selektiv
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C-C-Verknüpfungen mit Pd
- Die Heck-Reaktion
BH+/Br-
B
Ar Br
O
O
Pd0(PPh3)2
H
Ph3P PdII PPh3
Ar
Ar
Br
R
Ar
oxidative
Addition
reduktive
Eliminierung
Ph3P PdII Br
PPh3
π-Komplex
O
Br
H Pd PPh3
Ph3P
σ-Komplex
π-Komplex R
O
Br
β-HEliminierung
Br
R
Pd PPh3
Ar
H
PPh3
Ar Pd PPh3
Ph3P
Insertion
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Literatur
- M. Lemaire et al., Chem. Rev. 2002, 102, 1359-1469
- A. Suzuki, N. Miyaura, Chem. Rev. 1995, 95, 2457-2483
- O. Reiser, Chemie in unserer Zeit 2001, 35, 94-100
- C. Elschenbroich, Organometallchemie, 5. Aufl., Teubner, 2005
- http://www.organic-chemistry.org
- http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/intro1.htm
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C-C-Verknüpfungen mit Pd
- Die Sonogashira-Kupplung
 Kupplung von terminalen Alkinen
X
+
R
(Ph3P)PdCl2
CuI, R3N
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R
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C-C-Verknüpfungen mit Pd
- Die Sonogashira-Kupplung
R
R'
Ni0L2
R'
oxidative Addition
reduktive
Eliminierung
L
L
R
R'
X
NiII L
L
L
NiII X
R'
NiII R
L
R'
Metathese
Cu
R'
CuX
R'
+ -
R''3NH X
+ R''3NH
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+
R''3N
H
R'
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