Katalytische Hydroaminierungen von Alkinen und Alkenen sowie darauf aufbauende Eintopfsynthesen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts wurden sowohl mechanistische als auch präparative Untersuchungen zur industriell hoch interessanten Hydroaminierung von Alkinen und Alkenen durchgeführt. Als Katalysatoren kamen verschiedenste Komplexe der Gruppe IV-Metalle zum Einsatz, welche hinsichtlich ihrer katalytischen Aktivität und ihrer Einsatzbreite miteinander verglichen wurden. Die hierbei zunächst durchgeführten umfangreichen kinetischen Studien führten zu der Erkenntnis, dass die mechanistischen Details der Gruppe-IV Metall-katalysierten Hydroaminierungen weitaus komplizierter sind, als bisher angenommen worden ist. Nicht nur die Katalysatorstruktur sondern auch die Struktur der Substrate scheint zu dramatischen Änderungen im zugrunde liegenden Katalysecyclus zu führen. Entsprechend kann nicht davon ausgegangen werden, dass für die große Zahl an verschiedenen Gruppe-IV Metall-Katalysatoren ein allgemein gültiger Reaktionsmechanismus existiert. Obwohl unsere kinetischen Daten in Kombination mit umfangreichen theoretischen Studien (DFT-Rechnungen) darauf hindeuten, dass zumindest beim Einsatz von Titankatalysatoren Imidokomplexe als katalytisch aktive Spezies involviert sind, ist es uns durch präparative Umsetzungen von speziell ausgewählten Titanpräkatalysatoren bisher nicht gelungen, solche Imidotitankomplexe zu isolieren. Neben der systematischen Untersuchung der Katalysatoren konnten unter Verwendung eines ausgewählten, wohlfeilen und hoch aktiven Titankatalysators drei flexible Eintopfverfahren zur Synthese von biologisch interessanten Verbindungsklassen entwickelt werden. Hierbei ermöglicht z.B. die Kombination einer intramolekularen Alkinhydroaminierung mit einer sich anschließenden palladiumkatalysierten Oxidation die einfache Synthese von vielen verschiedenen und potentiell antitumoraktiven 1-Benzoyl-3,4-dihydroisochinolinen. Darüber hinaus konnte eine ganze Reihe N-substituierter 2-(Arylmethyl)pyrrolidine, welche aufgrund ihrer 2-Arylethylamineinheit biologisch ebenfalls von Interesse sind, durch eine Eintopf-Kombination aus titankatalysierter intermolekularer Alkinhydroaminierung, Cyclopropylimin-Umlagerung und abschließender Reduktion hergestellt werden. Auf dem Gebiet der intermolekularen Hydroaminierung von Alkenen konnten zwei experimentell einfache und preisgünstige Verfahren entwickelt werden, mit deren Hilfe einerseits viele Anilin-Derivate in Gegenwart des extrem preisgünstigen Katalysators Kaliumhydroxid effizient an Styrole addiert werden können, andererseits konnte in situ generiertes Galliumiodid, als neuer Katalysator für die Addition von Sulfonsäureamiden an Alkene identifiziert werden. Gerade der letztgenannte Katalysator sollte aufgrund seiner einfachen Wiederverwendbarkeit ein hohes Potential für zukünftige Anwendungen bieten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Mechanism of the Intramolecular Hydroamination of Alkenes Catalyzed by Neutral Indenyltitanium Complexes: A DFT Study". Chem. Eur. J. 2008, 14, 10430-10436
C. Müller, R. Koch, S. Doye
- "Neutral Group-IV Metal Catalysts for the Intramolecular Hydroamination of Alkenes". Eur. J. Org. Chem. 2008, 2731-2739
C. Müller, W. Saak, S. Doye
- "One-Pot Procedure for the Synthesis of N-Substituted 2-(Arylmethyl)pyrrolidines from 1-Aryl-2-cyclopropylalkynes and Primary Amines by a Hydroamination/Cyclopropylimine Rearrangement/Reduction-Sequence". Eur. J. Org. Chem. 2009, 5565-5575
K. Gräbe, B. Zwafelink, S. Doye
- "Bis(η5:η1-pentafulvene)titanium Complexes: Catalysts for Intramolecular Alkene Hydroamination and Reagents for Selective Reactions with N−H Acidic Substrates". Organometallics 2010, 29, 1806-1817
T. Janssen, R. Severin, M. Diekmann, M. Friedemann, D. Haase, W. Saak, S. Doye, R. Beckhaus
- "One-Pot Synthesis of Fluorinated 1-Benzoyl-3,4-dihydroisoquinolines from [2-(o-Alkynylphenyl)ethyl]amines by a Hydroamination/Oxidation Sequence". Eur. J. Org. Chem. 2010, 51-54
R. Severin, J. Reimer, S. Doye
- "Recyclable Gallium as Catalyst Precursor for a Convenient and Solvent-Free Method for the Intermolecular Addition of Sulfonamides to Alkenes". Synlett 2010, 1268-1272
D. Jaspers, R. Kubiak, S. Doye
