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Synthese von funktionalisierten Grignardverbindungen durch Halogen-Metall-Austausch
Jens Mitzel
Dr. A. Krasovskiy und Prof. Dr. P. KnochelAngew. Chemie 2004, 116, 3396-3399
P. Knochel, W. Dohle, N. Gommermann, F.F. Kneisel, F. Kopp, T. Korn, I. Sapountzis und V. A. VuAngew. Chemie 2003, 115, 4438-4456
Victor Grignard1871-1935 (Frankreich)Darstellung magnesium-organischer Verbindungen→ Doktorarbeit 1901Nobelpreis für Chemie 1912„Für das von ihm aufgefundene sog. Grignard´sche Reagenz, das in den letzten Jahren in hohem Grad den Fortschritt der organischen Chemie gefördert hat“
HerstellungI. klassische Synthese
Umsetzung von Alkyl- oder Arylhalogeniden mit metallischem Magnesium→ klassische Grignard-Synthese
Umkehr der Bindungspolarität→ Grignard-Verbindungen sind nucleophile
Reagenzien, die v.a. an Carbonylverbindungen nucleophil angreift
Umsetzungen
Problem bei klassischer Synthese
Bei elektrophilen funktionellen Gruppen Reaktion zwischen Edukt und Produkt→ Produktgemischz.B. Carbonsäureester
+ Mg X Mg R COOR
X R R COOR
O
R COORX
ROH
RR
X
COOR
COORX Mg R COOR
Mgoder
X Mg R COOR
II. Synthese durch Halogen-Metall-Austausch
RMgX + R´ X´ R´MgX + R X´
X: Cl, Br, IX´: - Cl: keine Reaktion
- Br: langsame Reaktion- I: schnelle Reaktion
Grund: Polarisierbarkeit der R´X´-Bindung→ steigt mit Größe des
Halogenatoms
Probleme beim Brom-Magnesium-Austausch
Austausch benötigt recht hohe Reaktionstemperaturen→ Reaktion problematisch bei vielen
funktionellen GruppenLangsamer Austausch, v.a. bei elektronenreichen aromatischen Bromiden, in Konkurrenz zur HBr-Eliminierung→ niedrige Ausbeuten und lange
Reaktionszeiten
ProblembehandlungDr. A. Krasovskiy, Prof. Dr. P. Knochel
Ludwig-Maximilians-Universität München
Motivation:zuvor untersuchter katalytisch ablaufender I/Zn-Austausch durch Zugabe von Lithiumacetylacetonat
→ Untersuchung der Wirkung von Salz-Additiven auf die Geschwindigkeit des Br/Mg-Austausch
Umsetzung von 4-Bromanisol mit iPrMgCl
ElektronenreichWenig reaktiv
ErklärungLiCl bricht polymere Aggregate von iPrMgCl aufDer Magnesiat-Charakter des Li-Komplexes (iPrMgCl2 Li ) wahrscheinlich für verstärkte Reaktivität verantwortlich
- +
Schlenk-Gleichgewicht wird verschoben
2LiCl
R Mg
X
X
Li
Zusammenfassung
hohe synthetische AnwendbarkeitReaktionen in günstigen Temperaturbereichenübertragbar auf industriellen Maßstab
TransmetallierungAnwendungen
→ Synthese anderer metallorganischer Verbindungen
I. Funktionalisierte Arylmagnesiumverbindungen
Transmetallierung
Antibiotikum Vancomycin (Nicolaou et al.)
4-Cyanbenzoesäure an Wang-Harz
Polyfunktionalisierte Organomagnesiumverbindungendurch Festphasen-Synthese
II. Reaktionen mit Nitroarenen
III. Funktionalisierte Heteroarylmagnesiumreagenzien
Negishi-Kupplung
IV. Funktionalisierte Magnesiumreagenzien in Kreuzkupplungen
[Pd(dba)2]: Bis(dibenzylidenaceton)-palladium(0)
tfd: Tri(ortho-furyl)phosphan
B(OR´)3
R
R
B(OR´)3
X
R´´
X
R´´
oder + oderR´´
R
R´´
R
RR´´
oder
oderPd(PPh3)4
K2CO3
DMF
Suzuki-Kupplung
Zusammenfassungmehr funktionelle Gruppen als Substituenten tolerierbarGrund: milde Reaktionsbedingungen des
Halogen-Magnesium-AustauschsSalz-Additive ermöglichen mildere Bedingungen, kürzere Reaktionszeiten und höhere Ausbeutenzentrale Rolle in der organischen Chemie ein
Ausblick
Potential metallorganischer Reagenzien für die Synthese komplexer organischer Moleküle bei weitem nicht ausgeschöpftkatalytische Wirkungen auf Metall-Halogen-Austausch nicht vollständig geklärtökonomisch und ökologisch effizientere Synthesen sind noch zu entwickeln