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Asymmetric Intramolecular C–H Aminations with Chiral-at-Ruthenium Complexes
Chirale Übergangsmetall-Katalysatoren, deren Chiralität exklusiv auf einem stereogenen Metallzentrum basiert, haben in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit bekommen, da ihre hervorragenden katalytischen Eigenschaften durch verschiedene Anwendungen in asymmetrischen Reaktionen, insbesondere enantio...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2020
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Chirale Übergangsmetall-Katalysatoren, deren Chiralität exklusiv auf einem stereogenen Metallzentrum basiert, haben in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit bekommen, da ihre hervorragenden katalytischen Eigenschaften durch verschiedene Anwendungen in asymmetrischen Reaktionen, insbesondere enantioselektiven, intramolekularen C–H Aminierungen, gezeigt wurden. Diese Arbeit berichtet über die Synthese einer Reihe neuer chiral-at-metal Ruthenium-Katalysatoren sowie deren Anwendung bei herausfordernden, enantioselektiven, intramolekularen C–H Aminierungen.
1) Synthese verschiedener chiraler Ruthenium-Katalysatoren mit exklusiv metallzentrierter Chiralität, die entweder eine (linkshändiger Propeller) oder (rechtshändiger Propeller) Konfiguration aufweisen. Durch Modifikationen des chelatisierenden Carbenliganden wurden die elektronischen Eigenschaften des Katalysators verändert und deren Einfluss in asymmetrischen Transformationen untersucht. Die neu modifizierten Ruthenium-Katalysatoren wurden in verschiedenen katalytischen, intramolekularen C–H-Aminierungen verwendet, über die in Kapitel 2.1-2.4 berichtet wurde.
2) Eine enantioselektive, ringschließende C–H-Aminierung von 2-Azidoacetamiden wird durch einen chiral-at-metal Rutheniumkomplex katalysiert und liefert chirale Imidazolidin-4-one in 31 bis 95% Ausbeute mit Enantioselektivitäten von bis zu 95% ee und Katalysatorbeladungen von bis zu 0.1 mol% (740 TON). Mechanistische Experimente zeigen die Bedeutung der Amid-Gruppe, die vermutlich eine anfängliche bidentate Koordination der 2 Azidoacetamide an den Katalysator ermöglicht (Kapitel 2.1).
3) Eine neue Klasse von chiralen Ruthenium-Katalysatoren wird vorgestellt, bei der Ruthenium durch zwei 7-Methyl-1,7-phenanthrolinium–Heterocyclen cyclometalliert wird, was zu chelatisierenden Pyridyliden-Liganden (entfernte N–Heterocyclische Carben-Liganden (rNHCs)) führt. Diese Arbeit befasst sich mit der Bedeutung der relativen metallzentrierten Stereochemie. Nur die nicht C2-symmetrischen chiralen Rutheniumkomplexe zeigen eine beispiellose katalytische Aktivität für die intramolekulare C–H-Amidierung von 1,4,2-Dioxazol-5-onen, um chirale Lactame mit einem Enantiomerenverhältnis von bis zu 98% ee bei einer Katalysatorbeladung von bis zu 0.005 mol% (bis-
zu 11200 TON) zu erhalten. Das C2-symmetrische Diastereomer führt dagegen zu einer unerwünschten Umlagerung vom CURTIUS-Typ. Für diesen Teil wurden zudem DFT-Berechnungen durchgeführt, die eine Erklärung für das überlegenere Reaktionsverhalten des nicht C2-symmetrischen Katalysators gegenüber den verwandten C2-symmetrischen Komplexen in der C–H-Amidierung liefern sollen (Kapitel 2.2).
4) Eine enantioselektive intramolekulare C–H-Aminierung von N-Benzoyloxyharnstoff unter Verwendung eines chiral-at-metal Ruthenium-Katalysators wird berichtet, die chirale 2-Imidazolidinone in Ausbeuten von bis zu 99% und mit bis zu 99% ee liefert. Katalysatorbeladungen bis zu 0.05 mol% sind möglich. Kontrollexperimente unterstützen einen schrittweisen Nitren-Insertionsmechanismus durch Wasserstoffatomtransfer eines Rutheniumnitrenoid-Intermediats gefolgt von einer radikalischen Rekombination. Chirale Imidazolidine sind in bioaktiven Verbindungen weit verbreitet und können in einem einzigen Schritt in chirale, vicinale Diamine umgesetzt werden. Die synthetische Bedeutung dieser neuen Methode wird für die Darstellung von Zwischenprodukten der Wirkstoffe Levamisol und Dexamisol, der Bisindolalkaloide Topsentin D und Spongotin A sowie eines chiralen Organokatalysators demonstriert (Kapitel 2.3).
5) Chirale Aminoalkohole sind wichtige Bausteine für die Synthese von Arzneimitteln, Naturstoffen, chiralen Auxiliaren, chiralen Liganden und chiralen Organokatalysatoren. Die katalytische, asymmetrische Aminierung von Alkoholen bietet eine direkte Strategie für den Zugang zu dieser Klasse synthetischer Zwischenprodukte. In diesem Teil berichten wir über eine allgemeine intramolekulare C–H-Nitren-Insertionsmethode zur Synthese von chiralen Oxazolidin-2-onen als Vorläufer von chiralen Aminoalkoholen. Insbesondere liefert die ringschließende C(sp3)–H-Aminierung von N-Benzoyloxycarbamaten mit nur 2 mol% eines chiralen Ruthenium-Katalysators cyclische Carbamate mit bis zu 99% Ausbeute und 99% ee. Das Verfahren ist auf benzylische, allylische und propargylische C–H-Bindungen anwendbar und kann sogar bei vollständig unaktivierten C–H-Bindungen verwendet werden, wenn auch mit verringerten Ausbeuten und Stereoselektivitäten. Die erhaltenen cyclischen Carbamate können anschließend hydrolysiert werden, um chirale Aminoalkohole zu erhalten. Das Verfahren ist sehr praktisch, da der Katalysator ohne Probleme im Gramm-Maßstab synthetisiert und nach der Reaktion zur weiteren Verwendung wiedergewonnen werden kann. Der synthetische Wert der neuen Methode wird anhand der asymmetrischen Darstellung von chiralem Oxazolidin-2-on als Intermediat für die Synthese des
Naturstoffs (-)-Aurantiolavin und chiraler Aminoalkohole demonstriert, die Zwischenprodukte für die Synthese von chiralen Box-Liganden und den Naturstoffen Hamacanthin A und Dragmacidin A sind (Kapitel 2.4). |
|---|---|
| Umfang: | 256 Seiten |
| DOI: | 10.17192/z2020.0540 |