Hydrogen Bonds as Control Elements to Direct the Selectivity of Transition Metal-Catalyzed Reactions

• Applicant: Professor Dr. Thorsten Bach
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2011 to 2020
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 212748935

• Final Report Year: 2021

Final Report Abstract

Das Projekt zielte auf die Entwicklung neuer katalytischer Verfahren, in denen vermittelt durch Wasserstoffbrücken positions- und enantioselektiv neue Kohlenstoff-Heteroatom- und Schwefel-Heteroatom-Bindungen geknüpft werden. Dafür kamen Verbindungen zum Einsatz, die nach dem Vorbild der Natur eine Substrat- Bindungsdomäne und ein katalytisch aktives Metallzentrum aufweisen. Als Bindungsmotiv fungierte ein Lactam, als Metalle kamen in Kombination mit einem Porphyrinliganden Mangan und Ruthenium, in Kombination mit einem Phenanthrolinliganden Silber, in Kombination mit einem Carboxylatliganden Rhodium und in Kombination mit einem Bisoxazolinliganden Ruthenium zum Einsatz. Es gelang, selektiv CH-Bindungen an einer bestimmten Position des Substrats zu aktivieren, und sowohl Oxygenierungen als auch Aminierungen konnten mit hoher Enantio- und Positionsselektivität durchgeführt werden. Die Katalystoren fanden überdies Verwendung für selektive Epoxidierungen, Aziridininierungen, Sulfoxidationen und Sulfimidierungen.

Publications

• ‘Enantioselective oxygenation of exocyclic methylene groups by a manganese porphyrin catalyst with a chiral recognition site‘ Chem. Sci. 2020, 11, 2121-2129
  F. Burg, S. Breitenlechner, C. Jandl, T. Bach
  
• ‘Enantio- and Regioselective Epoxidation of Olefinic Double Bonds in Quinolones and Amides Catalyzed by a Ruthenium Porphyrin Catalyst with a Hydrogen Bonding Site‘ J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12869-12878
  P. Fackler, S. M. Huber, T. Bach
  
• ‘Hydrogen-bond mediated regio- and enantioselectivity in a C-H amination reaction catalysed by a supramolecular Rh(II) complex‘ Chem. Commun. 2013, 49, 8009-8011
  T. Höke, E. Herdtweck, T. Bach
  
• ‘Enantioselective Construction of 2,3-Dihydrofuro[2,3-b]quinolines via Supramolecular Hydrogen Bonding Interactions‘ Chem. Eur. J. 2014, 20, 13522-13526
  F. Zhong, T. Bach
  
• ‘Enantiotopos-selective C-H Oxygenation Catalyzed by a Supramolecular Ruthenium Complex‘ Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 691-695
  J. R. Frost, S. M. Huber, S. Breitenlechner, C. Bannwarth, T. Bach
  
• ‘Synergistic Stereocontrol in the Enantioselective Ruthenium-Catalyzed Sulf oxidation of Spirodithiolane-Indolones‘ Chem. Eur. J. 2015, 21, 10310-10313
  F. Zhong, A. Pöthig, T. Bach
  
• ‘Site- and Enantioselective C–H Oxygenation Catalyzed by a Chiral Manganese Porphyrin Complex with a Remote Binding Site‘ Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2953-2957
  F. Burg, M. Gicquel, S. Breitenlechner, A. Pöthig, T. Bach
  
• ‘Hydrogen Bonds as Control Elements in Transition Metal-Catalyzed and Photochemical Reactions‘ J. Org. Chem. 2019, 84, 8815-8836
  F. Burg, T. Bach
  
• ‘A Chiral Phenanthroline Ligand with a Hydrogen Bonding Site: Application to the Enantioselective Amination of Methylene Groups‘ J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 7374-7378
  R. R. Annapureddy, C. Jandl, T. Bach
  
• ‘Diastereoselective Rh-Catalyzed Hydrogenation of Oxindoles and Dihydroquinolones‘ Org. Lett. 2020, 22, 9468-9472
  C. Schiwek, C. Jandl, T. Bach
  
• ‘Ag-Catalyzed Enantioselective Sulfimidation Mediated by Hydrogen Bonding Interactions‘ Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60
  R. R. Annapureddy, F. Burg, J. Gramüller, T. P. Golub, C. Merten, S. M. Huber, T. Bach
  
• ‘Enantioselective Sulfoxidation of Diaryl Sulfides Enabled by Molecular Recognition‘ Org. Lett. 2021, 22
  F. Burg, C. Buchelt, N. M. Kreienborg, C. Merten, T. Bach