Enantioselektive, Metall-katalysierte Ringöffnung von meso-Aziridinen - ein einfacher und direkter Zugang zu hochenantiomerangereicherten, ß-funktionalisierten Aminen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Chirale 1,2-Diamine und 1,2-Aminosulfide sind wertvolle Ausgangsmaterialien für die Synthese pharmazeutischer Wirkstoffe, Pflanzenschutzmittel, Feinchemikalien sowie chiraler Liganden und Auxiliare für die asymmetrische Synthese. Ihre direkte und enantioselektive Synthese aus einfachen Startmaterialien in möglichst nur einem Syntheseschritt ist deshalb von hohem wissenschaftlichen und praktischen Wert. Die nucleophile Ringöffnung von meso-Aziridinen mit Aminen und Thiolen erfüllt diese Anforderungen in einzigartiger Weise und ist in diesem Forschungsprojekt eingehend studiert worden. Dabei konnten wir zeigen, dass ein von uns entwickelter chiraler Titan-BINOL-Komplex, der höchst einfach aus kommerziell verfügbaren Ausgangsmaterialien in situ hergestellt werden kann, die Ringöffnung von meso- Aziridinen mit Anilinen in hervorragender Enantioselektivität und guten Ausbeuten katalysiert. Insbesondere verschiedene Cycloalkyl-trans-1,2-diamine konnten auf diese Weise in hoher optischer Reinheit hergestellt werden. Massenspektrometrische Untersuchungen und die Beobachtung eines nicht-linearen Effektes legen eine oligomere Katalysator-Struktur nahe. In einem zweiten Verfahren konnten wir positiv geladene, späte Übergangsmetall-Komplexe als effektive Katalysatoren für die Ringöffnung von meso-Aziridinen mit Aminen und Thiolen identifizieren. Mit lediglich 2-5 mol-% der verwendeten kationischen Palladium-, Nickel-, Rhodium-, Gold- und Eisen-Katalysatoren wurden 1,2-Diamine und 1,2- Aminosulfide als Produkte in typischerweise sehr hohen Ausbeuten von 90% und mehr erhalten. Die Verwendung besonders kostengünstiger, umweltverträglicher und nichttoxischer Eisen-Katalysatoren ist im Sinne einer nachhaltigen, ressourcenschonenden und umweltverträglichen Chemie dabei besonders interessant. Die Modifizierung dieser Übergangsmetall-Komplexe durch verschiedene chirale, in anderen Transformationen etablierte Liganden zu chiralen Katalysatoren führte jedoch nicht zu einem effektiven enantioselektiven Verfahren, was zum Teil an der kompetitiven Koordination des als Produkt gebildeten 1,2-Diamins an den Metall-Katalysator und der Verdrängung des eigentlich verwendeten Ausgangsliganden lag.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Iron-Catalyzed Ring-Opening of meso-Aziridines with Amines. Synlett 2011, 2513-2515
A. Marti, L. Richter, C. Schneider
- Cationic Late Transition Metal Complexes Catalyze the Ring-Opening of meso-Aziridines with Amines (Feature Article). Synthesis 2012, 44, 27-36
A. Marti, S. Peruncheralathan, C. Schneider
(Siehe online unter https://doi.org/10.1055/s-0031-1289611) - The Ti-BINOLate-Catalyzed, Enantioselective Ring-Opening of meso-Aziridines with Amines. Org. Biomol. Chem. 2013, 11, 2787-2803
S. Peruncheralathan, S. Aurich, H. Teller, C. Schneider
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c3ob40222c)
