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