Julia-Colonna-Epoxidierung

04.06.2009Nadzeya SigleJohanna Lauer

Überblick

• Epoxide und Varianten der Herstellung

• Asymmetrische Variante: Julia-Colonna-Epoxidierung– Allgemeine Darstellung als 3-Phasenreaktion– Variationen der Reaktionsbedinungen– Weiterentwicklung zur 2-Phasenreaktion

• Bedeutungen von Epoxidierungen

• Das einfachste Epoxid

• Herstellung:

Epoxide

Prileshajew-Oxidation:

• Zur Oxidation elektronenreicher Alkene

R2

R3H

R1

H R3

R1 R2

OPersäure

Mechanismus

Cl

O

O O

H

Cl

O

O

O

H

+

Cl

O

O O

H

"butterf ly transition state"

Sharpless-Epoxidierung

• Stereoselektive Epoxidierung substituierter Allylalkohole.

Jacobsen-Katsuki-Epoxidierung

• Enantioselektive Epoxidierung cis-substituierter OlefineR1 R2

N

O

N

O

Mn

R1 R2

OH H

aq. NaOCLMn-salen Katalysator

CH2Cl2

(S,S)

R1: Ar, Alkenyl, AlkylR2: Alkyl

Mn-salen KatalysatorH H

Cl

1S, 2R-(-)-Epoxid

Scheffer-Weitz-Epoxidierung

H2O2 + -OH -OOH + H2O

HO O- H2C CH C

O

RH2C CH C

O

R

H2C CH C

O

R

+-H2O

OOH O

Julia-Colonna-Epoxidierung

• Asymmetrische Variante der Scheffer-Weitz-Epoxidierung

• 3-Phasen-Reaktion

O

H

H

PhPh

O

H

H

PhPh

OH2O2/NaOH

ToluolKatalysator

Beispiele

Ph

O

O

OButPh

O

O

OBut

H

HOpoly(L-Leucin)

H2O2, NaOHPhMe, H2O

66%; >95% ee

Ph

O

O

PhPh

O

O

Ph

H

HOpoly(L-Leucin)

H2O2, NaOHCH2Cl2, H2O

76%; 76% ee

Katalysatorstruktur

H (NHHC CO)m

R

B

• B = -OH, -NHBu, -OCH3

• R = variabel• m = variabel

Vergleich α-Helix / β-Faltblatt

Vorstellung über Mechanismus:

Variation der Reaktionsbedinungen

• Variation des Katalysators

H (NHHC CO)30

CH3

HN Bu

1

H (NHHC CO)10

H2C

HN Bu

3

HC

H (NHHC CO)10

CH2COOCH2Ph

HN Bu

5

H (NHHC CO)30

CH

HN Bu

2

H (NHHC CO)30

H2C

HN Bu

HC

H (NHHC CO)10

CH2CH2COOCH2Ph

HN Bu

6

H3C CH3

CH3

CH34

CH3

CH3

Variation des Katalysators

11,6121446

37,54565

8844284

8460283

105,51682

9677281

Optische Ausbeute [%]

Chemische Ausbeute [%]

Zeit [h]Katalysator

Variation der Reaktionsbedinungen

• Katalysator

• Substrat

H (NHHC CO)10

CH3

HN Bu

O

H

H

PhPh

Variation der Reaktionsbedinungen

• Katalysator-Substrat-Verhältnis- Massenverhältnis: ~ 1:1; molares Verhältnis: ~ 2:9

• Temperatur- 0°C – Raumtemperatur

• Oxidationsmittel- bestes: H2O2 mit OH-

• Lösemittel- Ausbeute und ee unabhängig von der Dielektrizitätskonstante des

LM- Beste LM: Toluol und CCl4

Variation der Substrate

9085Poly-S-leucin-DAP

Me3C-CH=CH-CO-Ar

7473Poly-S-LeucinAr-CH=CH-CH=CH-CO-cyclopropyl

>9790Poly-S-leucinAr-CH=CH-CH=CH-CO-CMe3

6370Poly-S-leucinAr-CH=CH-CO-CMe2OMe

6260Poly-S-leucinAr-CH=CH-CO-CHMe2

8992Poly-S-leucinAr-CH=CH-CO-CMe3

e.e. [%]Ausbeute [%]KatalysatorSubstrat

Weiterentwicklung der Julia-Colonna-Reaktion

• Der beste Katalysator nicht kommerziell erhältlich

• Dessen Herstellung schwierig

• Edukte weitestgehdend beschränkt auf Ar-CH=CH-CO-Ar

• Katalysator schwierig aus Reaktionsmischung zu entfernen

• Gereinigter Katalysator nicht geeignet zur Wiederverwendung

• Reaktionszeiten zu lang

Neue Base

• 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-enN

N

DBU

R

NH

NH2 R

N

NH2

H H

2-Phasen-Reaktion

O

H

H

PhPh

O

H

H

PhPh

Ourea-H2O2, DBU

THFPoly-L-Leucin

30 min

Varianten der 2-Phasen-Reaktion

• Methode A: Poly-L-Leucin, Harnstoff- H2O2 ,THF, DBU• Methode B: Poly-L-Leucin, Na-Percarbonat, DME-H20• Methode C: Poly-L-Leucin- SiO2 ,Harnstoff- H2O2, THF,

DBU• Edukt:

R1

O

R2H

H

9385Co-NH2C6H4Ph

9881Ao-NH2C6H4Ph

9494Btert-BuPh

9476Atert-BuPh

>92100CPhPh

9487BPhPh

>9585APhPh

e.e. [%]Ausbeute [%]MethodeR2R1

Beispiel

MeO

O

O

PhMeO

O

OO

Ph

poly(D-Leucine)

urea-H2O2DBU, THF

90%; 95% ee

Anwendungen Übersicht

R1

O

R2

Diltiazem NaproxenTaxol

Diltiazem

H3CO

O

H3CO

OBut

OO

70% > 96% ee

N

S

N(CH3)2 . 6HCl

AcOO

H3CO

1) I-PLL, THF, urea-H2O2, DBU2) MCPBA, KF, CH2Cl2

Taxol®

9385Co-NH2C6H4Ph

9881Ao-NH2C6H4Ph

9494Btert-BuPh

9476Atert-BuPh

>92100CPhPh

9487BPhPh

>9585APhPh

e.e. [%]Ausbeute [%]MethodeR2R1

Taxol®

Ph

O

But Ph

O

But

O

76% 94% ee

Ph

O

OH

NH

OH

O

PhPoly-L-Leucin, THF,urea-H2O2, DBU

Naproxen

H3CO

O

Ph

H3CO

O

Ph

O

H3CO

H CH3

O

OH

Naproxen

97%, 94% ee

I-PLL THF,urea-H2O2, DBU

Literatur

• S. Julia, J. Masana, S. Colonna und Mitarbeiter, J. Chem. Soc. Perkin trans. 1, 1982,1317.• L .Pu, Tetrahedron: Asymmetry 9 (1998), 1457-1477.• B. M. Adger, J. V. Barkley, S. Bergeron, M. W. Cappi, S.M. Roberts, M. P. Jacson und Mitarbeiter,

J. Chem. Soc., Perkin Trans 1, 1997, 3501.• T. Hashiyama, H. Inoue, M. Konda, M. Takeda, J. Chem. Soc, Perkin Trans 1, 1984, 1725.• W. P. Chen, S. M. Roberts, J. Chem. Soc, Perkin Trans 1, 1999, 103-105.• L. Garde, D. H. Daries, S. M. Roberts, J. Chem. Soc, Perkin Trans 1, 2000, 2455-2463.• S. Colonna, H. Molinari, S. Banti, S. Julia, J. Masana, A. Alvarez, Tetrahedron Vol.39, No.9, 1983,

1635-1641.• M. Porter, J. Skidmore, Chem. Commun., 2000, 1215-1225.• E. Weitz, A. Scheffer, aus dem Chem. Institut der Universität Münster, 1921, 2327-2344.• M. J. Porter, S. M. Roberts, J. Skidmore, Bioorg. Med. Chem., 7(1999), 2145-2156.• Org. Chemie, H. Hart, L. E. Craine, D. J. Hart, C. M. Hadad, 3. Auflage, 2007• www.organische-chemie.ch• www.wikipedia.de• www.biologie.uni-hamburg.de

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!