Palladium und Kupfer-katalysierte Domino- und Multikomponentenreaktionen auf Basis der Kupplungs-Isomerisierungs-Reaktion

Doctoral thesis German OPEN
D'Souza, Daniel M. (2007)
  • Subject: 540 | 540 Chemistry and allied sciences

Die Kupplungs-Isomerisierungs-Reaktion (KIR), eine schnelle Sonogashira-Alkinylierung von elektronenziehenden Halogeniden und Propargylalkoholen gefolgt von einer basenkatalysierten Carbinol-Allenol-Enon-Isomerisierung, stellt einen milden und effizienten Zugang zu Chalkonen dar. Innerhalb der vorliegenden Arbeit konnten neue Dominoreaktionen entwickelt werden, die methodische Erweiterungen der KIR darstellen. Es ist gelungen die zwingend notwendige Akzeptorfunktionalität in situ mittels einer intramolekularen Carbopalladierungsreaktion zu erzeugen. Terminale Acetylene reagieren mit N-Iodphenylalkinylamiden in einer Carbopalladierungs-Sonogashira-Alkinylierungs-Dominosequenz zu Inylidendihydroindolonen; der Alkinsäureiodphenylester konnte mit 4 Anisylpropargylalkohol in einer Insertions-Kupplungs-Isomerisierungs-Reaktion zum Oxobutenylidenbenzofuranon umgesetzt werden. Entgegen dem Postulat, dass intramolekulare 5-exo-dig-Cyclisierungsreaktionen streng syn-stereospezifisch verlaufen, wurden die Inylidendihydroindolone als E/Z-Doppelbindungsisomere und das Oxobutenylidenbenzofuranon anti-stereoselektiv als Z Isomer erhalten. Neben der Einbindung eines metallorganischen Insertionsereignisses konnte zudem die irreversible Allenol-Enon-Tautomerie durch die Inkorporation von Propargylethern anstelle der entsprechenden Alkohole erfolgreich unterbunden werden. Das bislang elusive, hoch reaktive Allenintermediat kann jetzt in einer kinetisch und thermodynamisch kontrollierten intramolekularen Abfangreaktion adressiert werden. Die Insertions-KI-Diels-Alder-Dominoreaktion der Akzeptoren bzw. mit Propargylallylethern liefert die bislang unbekannte, stark fluoreszierende Substanzklasse der Spirobenzofuranone und Spiroindolone in moderaten bis guten Ausbeuten. DFT- und MP2-Rechnungen der konkurrierenden produktbildenden Schritte  der intramolekularen Diels-Alder-Reaktion vs. der Claisen-Umlagerung des Vinylallenylallyletherintermediats  zeigen sowohl eine kinetische als auch thermodynamische Präferenz der [4+2]-Cycloaddition. Mit der Erkenntnis dieser Molecular-Modeling Studien konnten die elektronische Natur und die sterischen Eigenschaften der Akzeptor- und Alkinkomponente so modifiziert werden, dass nun eine Claisen-Umlagerung als Folgereaktion das Intermediat adressiert. Die Kupplungs-Isomerisierungs-Claisen-Dominoreaktion von elektronenarmen Arylhalogeniden bzw. aromatischen Säurechloriden mit Propargyltritylethern zeigt eine bemerkenswerte Dichotomie im finalen Schritt und resultiert, als Folge selbst kleinster elektronisch diverser Substituenteneffekte, in der Bildung von Tricyclooctenen, Chalkone, 1H-Iso¬chro¬menen und Indanen. Die Sonogashira-Reaktion von terminalen Phenylacetylenen mit N-Iodphenylalkinylamiden bzw. Alkinsäureiodphenylestern liefert in einer Carbopalladierungs-Alkinylierungs-Reaktion die entsprechenden internen vinylogen Alkinoylderivate. Erfolgt die Umsetzung der in situ generierten Alkinoylester bzw. -amide mit primären oder sekundären Aminen im Sinne einer Aza-Michael-Addition, ist ein eleganter Zugang zu vinylogen Enaminocarbonsäureestern und -amiden geschaffen. Unter Verwendung der hier vorgestellten Insertions-Sonogashira-Aminovinylierungs-Dreikomponentenreaktion können im Ein-Topf-Verfahren maßgeschneiderte orangefarben bis rot fluoreszierende Push-Pull-Chromophore und in guten bis exzellenten Ausbeuten erhalten werden.
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