OlefinierungenOlefinierungen

H. Fricke, S. Gocke29.11.2004

Inhalt

• Wittig-ReaktionKlassische Wittig-Reaktion, Schlosser-Variante

• Wittig-Horner-Reaktion• Horner-Wadsworth-Emmons-Reaktion (HWE)

Klassische HWE, Still-Gennari-Variante• Julia-Olefinierung

Julia-Lythgoe-Olefinierung, Julia-Kocienski-Olefinierung

• Titan-Carben-KomplexeTebbe-Reagenz, Petasis-Reagenz,Nozaki-Lombardo-Reaktion

• McMurry-Reaktion• Peterson-Olefinierung• Knoevenagel-Kondensation

Wittig-ReaktionReaktion eines Aldehyds mit einem Phosphor-Ylid

Stereoselektivität der Wittig-Reaktioncis-selektiv:labile Ylide (Ph3P+--CH-Alkyl – können negative Formalladung am

carbanionischen C-Atom nicht stabilisieren), „salzfrei“ (ohne Lithium-Ionen – Darstellung des Ylids aus Phosphonium-

halogeniden und Na- oder K-haltigen Basen)

trans-selektiv:stabile Ylide (Ph3P+--CH-CO2R – können negative Formalladung

stabilisieren)

Schlosser-Variante der Wittig-Reaktion

• trans-selektiv• labile Ylide• „nicht-salzfrei“• PhLi im Gemisch

mit LiBr (1:1)

Wittig-Horner-Reaktion• Unterschied zur

Wittig-Reaktion:– keine Ylide– Oxaphosphetan entsteht

mehrstufig statt einstufig

• Reaktion eines Alkyldiphenylphosphanoxids(R1-CH2-P(=O)Ph2) mit einem Aldehyd (R2-CHO)

• Nachteil:– bei einstufiger

Reaktionsführung entstehen 1:1 Gemische

– bei zweistufiger Reaktionsführung bleibt die Ausbeute unter 50%

Horner-Wadsworth-Emmons-Reaktion• Reaktion eines Aldehyds mit einem phosphonat-

stabilisierten Carbanion• trans-selektiv• Vorteil :

– Carbanionen sind nucleophiler als Ylide– Nebenprodukt ist in Wasser löslich und deshalb leicht

abtrennbar

Darstellung der Phosphonate (I)(Michaelis-) Arbusov Reaktion

Michaelis-Becker Reaktion

Darstellung der Phosphonate (II)

Acylierung von Alkylphosphonat-Anionen:

Phosphonataustausch:

Umesterung:

Mechanismus der HWE

Stereoselektivität der HWE (I)

• Phosphonate + Aldehyde →bevorzugt (E)-, bzw. trans-Alkene

• Das Produktverhältnis E : Z nimmt zu– in DME im Vergleich zu THF– bei höheren

Reaktionstemperaturen– M+ = Li > Na > K– Mit zunehmender

α-Substitution am Aldehyd

Stereoselektivität der HWE (II)

Sperrige Phosphonate oder Ester-Substituenten erhöhen die (E)-Selektivität

Phosphonate:

Ester-Substituenten:

Still-Gennari-Variante der HWE• (Z)-, bzw. cis-selektiv

Überblick über dieStereoselektivitäten:

Julia-Olefinierung

• (Marc) Julia-Lythgoe-Olefinierung– trans-selektiv– Addition eines sulfonylstabilisierten Li-Organyls an ein

Aldehyd, anschließend reduktive Eliminierung– 2-, bzw. 3-stufig

• (Sylvestre) Julia-Kocienski-Olefinierung– trans-selektiv– Addition eines sulfonylsubstituierten Carbanions an

ein Aldehyd, anschließend Fragmentierung– 1-stufig

Mechanismus: Julia-Lythgoe-Olefinierung (I)

Mechanismus: Julia-Lythgoe-Olefinierung (II)2. Teilschritt: reduktive Eliminierung

a) Eliminierung (E1cb)

b) Reduktion (in situ)

Mechanismus: Julia-Kocienski-Olefinierung

Synthese der heterocyclischenSulfone

DEAD = Diethylazadicarbonsäureester

Heteroarylreste (Het):

Lösungsmittel- und Baseneffekte am Beispiel der PT-Variante

• trans-Selektivität erhöht sich mit steigender Polarität des Lösungsmittels und mit sinkender EN des Alkalimetallions

Beispiel:

E:Z-Verhältnis für die Beispielreaktion:

Überblick über die Stereoselektivitäten

BT = Benzothiazol-2-yl PT = 1-Phenyl-1H-tetrazol-5-ylPYR = Pyridin-2-yl-sulfonate TBT = 1-tert-Butyl-1H-tetrazol-5-yl

Titan-Carben-Komplexe (I)allgemein: Bildung terminaler Doppelbindungen ausgehend von

Carbonylverbindungen

1) Tebbe-Reagenz- vermuteter Mechanismus: Bildung eines Oxametallacyclobutans,

Zerfall in Alken und Ti(VI)-Spezies- in Benzol und Toluol stabil

Mechanismus:Reaktionsmöglichkeiten:

Titan-Carben-Komplexe (II)

2) Petasis-Reagenz- Reagenz: Cp2TiMe2

- stabiler und leichter herstellbar als Tebbe-Reagenz- Durchführung bei höheren Temperaturen (ca. 60°C)- Möglichkeit zur Einführung von Ph-CH= und TMS-CH=

3) Nozaki-Lombardo-Reagenz- Reagenzien: CH2Br2, Zn, TiCl4- vermuteter Mechanismus: über dimetallierte Spezies

McMurry-Reaktion

• verwandt mit der Pinakol-Kupplung

• radikalischerMechanismus

Peterson-Olefinierung• im Sauren: stereoselektive anti-Eliminierung liefert cis-Alkene

(einstufige Reaktion – E2 zwischen den 2 Heteroatomen)• im Basischen: stereoselektive syn-Eliminierung liefert trans-Alkene

(Reaktion verläuft über Zwischenprodukt – der viergliedrige Heterocycluszerfällt in einer [2+2]-Cycloreversion)

• kann auch zur stereoselktiven Darstellung trisubstituierter Alkene ausα-silylierten tertiären Alkoholen verwendet werden

Knoevenagel-Kondensation• Kondensation einer

C-H-acidenVerbindung mit einer Carbonylverbindungzu Olefinen

• im schwach Basischen oder Neutralen

• ähnlich der Aldol-Kondensation

Literatur

• R. Brückner, „Reaktionsmechanismen“, Spektrum Akademischer Verlag, 3. Auflage, 2004

• www.chem.harvard.edu/groups/myers/handouts/HWE2.pdf• www.organische-chemie.ch• www.chemiestudent.de• www.vanderbilt.edu/AnS/Chemistry/Rizzo/chem223/olefin.pdf