Palladium-katalysierte Dominoreaktionen mit Bicyclopropyliden in flüssiger und an fester Phase
by Hanno Nüske
Date of Examination:2000-10-30
Date of issue:2001-04-27
Advisor:Prof. Dr. Armin de Meijere
Referee:Prof. Dr. Armin de Meijere
Referee:Prof. Dr. Helmut Lackner
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
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Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Domino-Heck-Diels-Alder-Reaktion an Bicyclopropyliden untersucht. Dabei wurde mit Jeffery-Bedingungen bei hohen Konzentrationen des Substrats und aller Reaktanden ein Verfahren gefunden, das erlaubte, diese Domino-Reaktionen mit Aryl- sowie Alkenyliodiden und Acrylaten zu hoch substituierten Spiro-[2.5]octenen in guten bis quantitativen Ausbeuten durchzuführen.Die Substituenten-Effekte an allen drei Teilnehmern dieser Mehrkomponentenreaktion wurde untersucht. Im Falle von substituierten Aryliodiden zeigte sich ein nachteiliger Effekt sterischen Anspruchs in ortho-Position. Auch bei der Verwendung von a-substituierten Dienophilen war ein deutlich Ausbeute-mindernder Effekt zu beobachten, b-donor-substituierte Acrylate reagierten zunächst nicht, jedoch konnten Nitrozimtsäureester in bis zu 93% Gesamtausbeute zur Reaktion gebracht werden. Die Reaktion mit Bicyclopropylidencarbonsäuremethylester verläuft regioselektiv ausschließlich unter Öffnung des unsubstituierten Ringes, während mit n-Pentylbicyclopropyliden Produktgemische entstehen, weil auch der substituierte Ring geöffnet wird.Setzt man o,o'-disubstituierte Aryliodide in der Palladium-katalysierten Reaktion mit Bicyclopropyliden ein, so können die Kupplungsprodukte in guten Ausbeuten isoliert und mit Dienophilen zur Reaktion gebracht werden, die unter den Bedingungen der Eintopf-Domino-Reaktion zu unreaktiv sind oder den Katalysecyclus unterbrechen. Auf diese Weise konnte ein 4,5-Diazaspiro[2.5]octen in 23% Ausbeute hergestellt und durch Röntgen-Strukturanalyse charakterisiert werden.Oligoiodarene ermöglichten es, die Domino-Heck-Diels-Alder-Reaktion bis zur 9-Komponentenreaktion zu erweitern, in deren Verlauf in einer Operation 12 C-C-Bindungen neu geknüpft wurden.Die Übertragung auf die feste Phase im Sinne der "solid phase organic synthesis" (SPOS) gelang ebenfalls. Durch den Einsatz einer Ankergruppe auf Triazen-Basis konnte durch eine Heck-Diels-Alder-Heck-Sequenz ein 4-Komponenten-Produkt in sehr guter Gesamtausbeute von 53% über alle Stufen dargestellt werden. Die Aktivierung durch die Triazeneinheit für die Kupplung eines Polymer-gebundenen Dienophils ergab das Produkt einer Heck-Heck-Diels-Alder-Heck-Reaktion aus 5 Komponenten in sehr guter Ausbeute von 60% über alle Stufen.Die Beobachtung, daß sich im Verlauf der Domino-Heck-Diels-Alder-Reaktion ein p-Allylpalladium-Komplex bildet, der durch Nucleophile abgefangen werden kann, führte zur Optimierung der Bedingungen, die die Darstellung einer Vielzahl von 2-Amino-1-cyclopropylidenpropanen in guten bis sehr guten Ausbeuten ermöglichte. Unter drastischeren Bedingungen (höhere Temperatur, längere Reaktionszeiten) entstanden auch die thermodynamisch stabileren 1-Propenylcyclopropylamine. Glycinmethylester reagierte als Stickstoff-Nucleophil und in Form des Diphenylmethylenaminoacetats als Kohlenstoff-Nucleophil, wie auch Malonsäurederivate in guten Ausbeuten. Auch Sauerstoff-Nucleophile reagierten im gleichen Sinne zu Allylderivaten.Die Heck-p-Allyl-Sequenz konnte genutzt werden, um in zwei Schritten zu einem 2-Brom-4-aza-1,6-dien zu gelangen, welches in einer intramolekularen Heck-Reaktion unter Beteiligung der 1',1'-disubstituierten Methylencyclopropanyl-Endgruppe mit 45% Ausbeute das 2-Methyl-3-phenyl-4-ethenyl-5-methylen-1,2,5,6-tetrahydropyridin ergab. Diese Sequenz eröffnet einen neuen und kurzen Weg zu diesen Heterocyclen mit gekreuzt konjugierten Trien-Einheiten. In diesem Zusammenhang konnte auch erstmals ein 1,1-Ethanoallylpalladium-Komplex isoliert und durch Röntgen-Strukturanalyse charakterisiert werden.Die Anwendung der Heck-p-Allylpalladium-Methodik in intramolekularen Reaktionen führte zur Darstellung einer Reihe von interessanten Heterocyclen vom Isochromen-, Indol- und Isochinolin-Typ. Sogar Amid-Gruppen waren nukleophil genug, um unter Ringschluß zu reagieren und ergaben Tetrahydroisochinolinone.
Schlagwörter: Dominoreaktionen Katalyse Bicyclopropyliden Spiroocten Allylkomplexe Heck-Diels-Alder-Reaktion