Metathese meta tithemi. NCTL Nov. 1998C&EN 21. 9. 1998C&EN 4. Mai 1998 ASYMMETRIC RING CLOSING AND...
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Metathese
meta tithemi
Metathese
meta tithemi
NCTL Nov. 1998C&EN 21. 9. 1998C&EN 4. Mai 1998
ASYMMETRIC RINGCLOSING AND OPENING
news of the week
Epothilon
RuCy3P
PCy3
Ph
ClCl
Entwicklung der Metathese
•1957 Eleuterio --> ROMP
MoCl5/Et3Al 160°C
n
MoO3/Al2O3 150°C
Entwicklung der Metathese
•1957 Eleuterio US. Pat. 3,074,918
•1960 Peters Gekreuzte Metathese
MoO3/Al2O3
+
Entwicklung der Metathese
•1957 Eleuterio US. Pat. 3,074,918
•1960 Peters US Pat. 2,963,447
•1967 Calderon C&EN 45, 51
WCl6 EtAlCl2 EtOHWCl6 EtAlCl2 EtOH
TiTi VV CrCr CoCo
NbNb MoMo RuRu RhRh
TaTa WW ReRe OsOs IrIr
Aktive Metalloxide und -Aktive Metalloxide und -halogenidehalogenide
SHOPShell-Higher-Olefin Process
SHOPShell-Higher-Olefin Process
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
C12 C14
C11
C14
C12
C13
C13
C13
C6
C6
C18
C18
C18
MoO3/Al2O3 100-125°C 10 bar
C11-C14 Tenside > 1.000.000 t/a
Monsanto-Gulf-StyrolMonsanto-Gulf-Styrol
WO3/SiO3 500°C
O2
PbO
Phillips 3 OlefinARCO 136.000 t/a
Norsorex 5000 t/a
VestenamerH s 12.000 t/a
VerfahrenRe2O7
Al2O3
W / Rh
+
n
Mechanismus der Metathese
• katalytisch wirksame Struktur• Logistik: Ligandenaustausch• Übergangszustand, elektronische Änderungen
Intermediate der Metathese?
QuasicyclobutanPettit THL 1971, 789
Metallacyclopentan
TetramethylenmetallGrubbs JACS 1972, 2538
M M
M
M
Doppelbindungsbruch
D3CCD3
D3C
D
CH3
HWCl6
EtAlCl2
EtOH
D
D
H3CCH3
H
H
Calderon TL, 1967, 3327
Unpaarige Metathese
99%
D
D
D
D
H
H
H
H
D
DD
D
H
HD
D
H
HH
H
WCl6
EtAlCl2
EtOH
1
2
1Grubbs 1976
Metallacyclobutan
O
Mo
N
tBuO
tBuO
CF3
CF3
iPr
iPr
Mo-C: 2.227 Mo-C: 2.211
C-C: 1.506 Schrock JACS 1991, 113, 6899
[M]
R
[M]
R
R
[M]
R
[M]
R
[M]
R
[M]D
R
[M]
H
HR
H
RR
[M]
R
[M]
R
R
R[M]
R
[M]
R
R
R
RR[M]
Chauvin Mechanismus 1970
22 + 2 + 2 Cycloaddition Cycloaddition
15 kcal
[2+2] Cycloaddition[2+2] Cycloaddition
HOMO LUMO dX2-Y2 pX
HOMOC
H
H
H
PR3
M C
H
H
Cl PR3
M C
H
H
Cl
Rapp?JACS 1985, 107, 1206
CH3
[M]
X
CH2
[M]+ HX
H[M]
[M]
H
[M] H
[M]H
[M]
H
[M]
H
[M]
-
[M][M]
[M]H
R R R R
[M]
H
Carben-InitiationCarben-Initiation
Oxidative Addition1,3-Hydridshift
Moderne MetatheseModerne Metathese
Ru
PCy3
PCy3
RCl
ClRe O
O
O
HERMANNHERMANN
SCHROCKSCHROCK
GRUBBSGRUBBS
NAr
MoRO
RO
Ph
Hermanns TricarbenHermanns Tricarben
Hermann Angew. Chem. 1998, 110, 2631
N N
NN
RuPhCl
Cl
Ar
Ar
Ar
Ar
N N RR
N N RR N SR
N SR
H
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
H
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
HRu
PCy3
Cl
Cl H
HRu
PCy3
Cl
Cl
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
H
HCl
Ru
PCy3
Cl
Cl H
HRu
PCy3
Cl
ClRu
PCy3
Cl
Cl
- PCy3
- PCy3
- PCy3
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
H
Cy3P
RuCl
Cl
H
H
Cy3P
RuCl
Cl
Cy3P
RuCl
Cl
H
H
Cy3P
RuCl
Cl
Cy3P
RuCl
Cl
PolymerisationenPolymerisationen
RadikalischRadikalisch IonischIonisch MetatheseMetathese
EEA A [kJ/mol][kJ/mol] 75-12575-125 8-218-21 28-9728-97
H H [kJ/mol][kJ/mol] 80-100 80-100 80-100 80-100 0-300-30
Entartete Metathese
99%
ROMP-RCM-Polymerisation kJ/mol
118
115
31
6
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
ROMP / / / / / /
RCM -- --
R[M]n
Lebendes Polymer
Rn
Rn
[M]m
Block-Copolymere
R O R[M]=O
m
Terminierung
Lebende Polymere?Lebende Polymere?
Ru
PCy3
PCy3
RCl
ClNAr
MoRO
RO
Ph
RCM: Schrock versus GrubbsRCM: Schrock versus Grubbs
O O O
CO2HOH O
NBn
OOH
N
Bn
N
BnH
O
O Ph
OSi Si
O
Ph
SS
O
OH
HO
O
12
HN
14O
O
OOH
OH
NH2
Totalsynthesen und RCMTotalsynthesen und RCM
DiaminosuberinsWilliams 1998
1592U89 HIV Transcriptase InhibitorCrimmins 1996
CastanosperminPandit 1996
LasiodiplodinFürstner 1996
Schrock/Grubbs
DactylolFürstner 1996
Jasmin KetolactonFürstner 1996
CoronfacinBlechert 1996
Sch 38516Hoveyda 1996
N N
N
N
NH2
H N
HO
NOH
OH
OH
HO
HO
O
O
O
O
CO2H
HO2C
CO2Ph
NHBoch
H2N
Manzamin AMartin/Pandit
N
N
OH
O
Festphasen-CyclisierungFestphasen-Cyclisierung
Angew. Chemie1998, 110, 2677
Angew. Chemie1998, 110, 2120
X SUBSTRAT
PP
SUBSTRATHX
Spaltung + Entschützung
SUBSTRAT
Spaltung + Cyclisierung
SUBSTRAT
Sn
SUBSTRAT
I
SUBSTRAT
Spaltung + Cyclisierung
Nicolaou: Epothilon A 1997Nicolaou: Epothilon A 1997
16
WittigO
O
HO
OOTBS
N
S
O
O
O
HO
OOTBS
N
S
O
E 46% Z 39%
(PCy3)2Ru(=CHPh)Cl2
16
Aldol
Ester
Wittig
Epothilon C
O
HO
OOH
N
S
O
O
Epothilon A
Acetylen MetatheseAcetylen Metathese
Grubbs JACS 1994,116, 10801
OTES OTESGrubbs
C6H6
85%
??[Ru][Ru]
Acetylen MetatheseAcetylen Metathese
Grubbs JACS 1994,116, 10801
OTES OTESGrubbs
C6H6
85%
leicht zugänglichelektronenarm
gehindert
OTES
[M]
OTES
[M]
OTES
[M]
OTES
[M]
Acetylen MetatheseAcetylen Metathese
Grubbs JACS 1994,116, 10801
OTES OTES
Grubbs 3%65°C, 6 hC6H6, 85%
Nebenreaktionen der RCMNebenreaktionen der RCMNebenreaktionen der RCMNebenreaktionen der RCM
Carben-DimerisierungCarben-Dimerisierung
OR
[M]
OR
[M]
R
CO
OR
[M]
OR
[M]
R
COCarbonylbildungCarbonylbildung
PolymerisierungPolymerisierung
DimerisierungDimerisierung
[M]
R R
2
R[M]
R R
2
R
X X XX X X
Lektionen aus den Totalsynthesen ?Lektionen aus den Totalsynthesen ?
• cis/trans-> Hydrierung
• 5-8 gliedrige Ringe => cis
RR
R
R H2/Pd-CR
R
• HH++
• CuClCuCl• MeIMeI• Ti(OTi(OiiPr)Pr)44
EPCy3
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
HCy3P
RuCl
Cl
H
H
E
EPCy3
Cy3P
Ru
PCy3
Cl
Cl H
HCy3P
RuCl
Cl
H
H
E
PCyPCy33 Dissoziation Dissoziation
Schrock versus GrubbsSchrock versus Grubbs
Stabilität -78°C 20°CLagerung inert inert
H20 - ?O2 -
Carbonyle -Amide -
Alkohole -TON/TOF ++ +
1 mmol DM 760,- DM 163,-
Substrate
NAr
MoRO
RO
Ph
Ru
PCy3
PCy3
RCl
Cl
Initiatoren der Metathese
ROBERT H. GRUBBS, geb. 1942. Caltech, Pasadena, CaB.S. 1963, M.S., 1965, U. Florida; Ph.D. 1968, Columbia University;1968-69, Stanford University.
RICHARD R. SCHROCKA.B. 1967 U. California, RiversidePh.D. 1971 Harvard University