Neue Konzepte für katalytische C-C-Verknüpfungsreaktionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ingesamt ist das Forschungsprojekt auch in der letzten Förderperiode außerordentlich erfolgreich verlaufen. Das Konzept der decarboxylierenden Kreuzkupplung ist auf dem besten Wege, sich als eine Standardmethode in der organischen Chemie zu etablieren. Das große Interesse der Fachwelt an diesem Reaktionstyp zeigt sich auch daran, dass in den letzten vier Jahren über 170 Publikationen in diesem Forschungsgebiet erschienen sind. Im letzten Förderabschnitt gelang es, die Pd/Cu-katalysierte decarboxylierende Kreuzkupplung zur Darstellung von Biarylen von Arylchloriden, -bromiden und -triflaten nun auch auf Aryltosylate und -mesylate als Kohlenstoffelektrophile zu erweitern. Durch die Erschließung der schwächer koordinierenden Sulfonate als Abgangsgruppen konnte die Anwendungsbreite hinsichtlich der Carbonsäurekomponente entscheidend erweitert werden. Darüber hinaus können nun auch Silber-basierte Decarboxylierungskatalysatoren in substöchiometrischen Mengen eingesetzt werden. Mit solchen Katalysatoren gelang auch die Erniedrigung der Reaktionstemperatur für decarboxylierende Biarylsynthesen von 170 °C auf 130 °C. Die decarboxylierende Kreuzkupplung von α-Oxocarboxylaten zu Arylketonen wurde konsequent weiterentwickelt. Durch die Überführung der α-Oxocarboxylate in α-Iminocarboxylate ließ sich die Aktivierungsbarriere der Decarboxylierung und damit die Reaktionstemperatur von 170 °C auf 100 °C absenken. Somit wurde ein neuer Zugang zu Azomethinen geschaffen, die optional durch in situ Hydrolyse wieder in die entsprechenden Ketone umgewandelt werden können. Die decarboxylierende Allylierung von α-Oxocarbonsäuren ermöglicht abfallminimierte Strategien zur Darstellung von α,β-ungesättigten Ketonen. Drei Verfahren wurden in diesem Zusammenhang entwickelt, in denen diese Verbindungen ausgehend von α-Oxocarbonsäureallylestern oder direkt aus einem Gemisch aus α-Oxocarbonsäuren und Diallylcarbonat oder Allylalkoholen synthetisiert werden können. Auch eine analoge Synthese von α-Arylacetaten aus Benzylalkoholen und Dialkyloxalaten ist möglich. In Kooperation mit Mitarbeitern des SFB TRR 88 (3MET) gelang die Entwicklung einer decarboxylierenden Alkoxylierung von Carbonsäuren in Gegenwart eines Ag/Cu-Katalysatorsystems. Je nach Wahl der Reaktionsbedingungen und der Substrate kann die Knüpfung der C-Heteroatom-Bindung in ipso- oder in ortho-Position zu der abgespaltenen Carboxylgruppe gelenkt werden. Mit diesen Reaktionen wurde demonstriert, dass sich decarboxylierende Kupplungen nicht nur zur C-C-, sondern auch zur C-Heteroatomverknüpfung einsetzten lassen. Außerdem wurde ihr Einsatzbereich von der ipso- auf die ortho-Substitution von Carboxylatgruppen erweitert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Angew. Chem. 2010, 122, 1129-1132; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1111-1114: Decarboxylative Cross-Coupling of Aryl Tosylates with Aromatic Carboxylate Salts
L. J. Gooßen, N. Rodríguez, P. P. Lange, C. Linder
- Chem. Eur. J. 2010, 16, 3906-3909: Low-Temperature Ag/Pd-Catalyzed Decarboxylative Cross-Coupling of Aryl Triflates with Aromatic Carboxylate Salts.
L. J. Gooßen, P. P. Lange, N. Rodríguez, C. Linder
- Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 337-342: Synthesis of Azomethines from α-Oxocarboxylates, Amines and Aryl Bromides via One-Pot Three-Component Decarboxylative Coupling
F. Rudolphi, B. Song, L. J. Gooßen
- Chem. Commun. 2011, 47, 3628-3630: Decarboxylative biaryl synthesis in a continuous flow reactor
P. P. Lange, L. J. Gooßen, P. Podmore, T. Underwood, N. Sciammetta
- Eur. J. Org. Chem. 2011, 6486- 6501: Development of Decarboxylative Coupling Processes for the Synthesis of Azomethines and Ketones
F. Collet, B. Song, F. Rudolphi, L. J. Gooßen
- J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9938–9941: Decarboxylative Etherification of Aromatic Carboxylic Acids
S. Bhadra, W. I Dzik, L. J. Gooßen
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/ja304539j) - Angew. Chem. 2013, 125, 3026-3030; Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 2954-2958: Decarboxylative Cross-Coupling of Mesylates Catalyzed by Copper/Palladium Systems with Customized Imidazolyl Phosphine Ligands
B. Song, T. Knauber, L. J. Gooßen
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201208025) - Angew. Chem. 2013, 125, 3031-3035; Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 2959-2962 (hot paper): Synthesis of Aryl Ethers from Benzoates via Carboxylate-Directed C-H Activating Alkoxylation with Concomitant Protodecarboxylation
S. Bhadra, W. Dzik, L. J. Gooßen
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201208755) - Chem. Eur. J. 2013, 19, 7334-7337: Synthesis of Arylacetates from Benzylic Alcohols and Oxalate Esters via Decarboxylative Coupling
M. F. Grünberg, L. J. Gooßen
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/chem.201301033)
