Metallorganische Chemie1 Metallorganik 11 65 Minuten und noch 140 Folien

Metallorganische Chemie 1

Metallorganik 11

65 Minuten und noch 140 Folien...

Metallorganische Chemie 2

Fischer-Carben

FeO

18 e Elektronen-CarbenFischer Carbene sind elektrophil am Cund nucleophil am Metall

2x Cp- 2x 6eFe2+ 6eCarben 2eSumme 20e

FeO

Cp als 3

Cp- 6eAllyl- 4eFe2+ 6eCarben 2eSumme 18e

Metallorganische Chemie 3

Carbinkomplexe 13C-NMR

TaMe3P

Cl

PMe3

R

TaMe2P

H

PMe2

R

MnOC

COR

W

CO

CO

XOC

COR

ppm rel TMS Reaktivität

348 Nu

306 Nu

357 El

-299 El

Metallorganische Chemie 4

Coenzym B12 Adenosyl

S

O

CO2R

CoA

S

O

CO2R

CoA

S

O

CoACO2R

S

O

CoACO2R

AdCH3

AdCH2

1° Radikal

Coenzym B12= TBTH/AIBN

2° Radikal

Welcher Rest wandert?

Metallorganische Chemie 5

Oxa-allylradikale

S

O

S

O

O

O

O

O

RadikaldelokalisationKeine pS- CO Überlappung

Keine Radikaldelokalisation

Metallorganische Chemie 6

Katalytische Pauson Khand

Review S. E. Gibson Angew. Chemie 2003, 115 (16), 1844-1854http://dx.doi.org/10.1002/ange.200200547

Co2(CO)8

+

O

CO

Metallorganische Chemie 7

Katalytische Pauson Khand

2% Co2(CO)8

CO+ O

62%

Acetyen/CO 1:160-70°C

Metallorganische Chemie 8

Katalytische Pauson Khand

0.2 % Co2(CO)8

CO 100 barEthylen 40 bar

Toluol 150°C16h50%

O

Ungeeignet im Labor

Metallorganische Chemie 9

Pauson Khand

50°C2 Co2(CO)8 Co4(CO)12

- 4 CO

• Inaktiver Co-Cluster• Inhibition durch Additive?

• Inaktiver Co-Cluster

Metallorganische Chemie 10

Katal. Pauson Khand: Additive

Metallorganische Chemie 11

Katalytische PK

• Additive sind nicht generell verwendbar

• Preiswertere Co Quellen Co4(CO)12

können eingesetzt werden

• Technische Synthesen => Ti und Rh

• Enantioselektive Synthesen => Ti und Rh

Metallorganische Chemie 12

Co2(CO)8 : Oxosynthese

Co2(CO)8+ CO + H2

100-150°CP

O

O+

65%35%

Co(CO)3CO Co(CO)4

O

Co(CO)3

- HCo(CO)3

H2

Hydroformylierungs-Katalysatoren:HRh(CO)2(PPh3)2

....

Reduktion zu Butanol

Otto Roelen 1938

Metallorganische Chemie 13

Regio- und stereoselektive Hydroformylierung

Breit, Bernhard.Synthetic Aspects of Stereoselective Hydroformylation. Accounts of Chemical Research 2003, 36(4), 264-275.

+ CO+ H2

O

O+

Rh(I)

Metallorganische Chemie 14

Stereoselektive Hydroformylierung

Metallorganische Chemie 15

Rhodium

Hydroformylierung

Wilkinson Katalysator

Monsanto Essigsäure Verfahren

Metallorganische Chemie 16

Wilkinson Katalysator

(PPh3)3RhCl + H2 -> (PPh3)3RhH + HCl

(PPh3)2(CO)2RhH

2 CO

Metallorganische Chemie 17

Pauson Khand mit Rhodium

Kiyomi Kakiuchi Angew. Chem. 2003, 115, 2511

H H

O

O+ 5 eq

(RhCl(COD))2DPPPSDS

H2O100C

OSO3NaSDS: sodium dodecylsulfat

dppp: bis(diphenylphosphino)propan P PPh

Ph

Ph

Ph

Metallorganische Chemie 18

Pauson Khand mit Rhodium

M PPh3Ph3P M

PPh3

PPh3

Produkt

trans-Komplex ist stabileraber inaktiv

syn-Komplex ist weniger stabilaber die vakanten Orbitale sindoptimal ausgerichtet

Metallorganische Chemie 19

Pauson Khand mit Rhodium

M

P

P

PhPh

Ph Ph

Produkt

Kein trans-Komplexmöglich

die Orbitale werden durch die Kettenlängeoptimal ausgerichtet

Metallorganische Chemie 20

Pauson Khand mit Rhodium

Kiyomi Kakiuchi Angew. Chem. 2003, 115, 2511

wässrige Phase organische Micelle

CO

RhHH

Rh CO

H2

RhH Rh

O

H

H H

O

Rh CO

Rh

Rh

O

O

Rh

Metallorganische Chemie 21

MM CO

O

M COO

Dienyl Pauson Khand

Paul A. Wender Angew. Chemie 2003, 115 (16), 1897-1901http://dx.doi.org/10.1002/ange.200350949

2 Reaktionswege ?3 Reaktionswege!

Reduktive Eliminierung

Metallorganische Chemie 22

Dienyl Pauson Khand

Paul A. Wender Angew. Chemie 2003, 115 (16), 1897-1901http://dx.doi.org/10.1002/ange.200350949

O

O

MeO2C

MeO2C

MeO2C

MeO2C

5% RhCl(CO)(PPh3)25% AgSbF6

MeO2C

MeO2C

THF 23 h40°C

MeO2C

MeO2C

45% 25% 18%

CO 1 atm

Metallorganische Chemie 23

Dienyl Pauson Khand

Paul A. Wender Angew. Chemie 2003, 115 (16), 1897-1901http://dx.doi.org/10.1002/ange.200350949

CO 1 atm

O

MeO2C

MeO2C

MeO2C

MeO2C

1% RhCl(CO)(PPh3)21% AgSbF6

THF 14 h25°C

89%

Reduktion Rh 5% -> 1%

Metallorganische Chemie 24

Carbene aus Diazoalkanen

N2 EWGMLn

-N2

LnM EWG

MLn = Rh2(OAc)4

Pt(II), Pd(II) Cu(I), Cu(II)Co(I), Co(III)MeReO3

Ru(I), Ru(II)...

Metallorganische Chemie 25Insertion

elektrophile Addition

Reaktionen der Carbene

nukleophileAddition=> Ylid

R R R-X

R3C-H

R R R R

X

R

R RH

RRR

Metallorganische Chemie 26

Diazoalkane

N2 EWG

NaNO2HCl

RCHO

N2 EWG

R OH

H2N EWGEWG EWG

EWG EWG

N2

RSO3N3oder

N N3

R

RCOBr

N2 EWG

R O

Metallorganische Chemie 27

Rh2(OAc)4

Rh2(OAc)4 -N2

N Ph

O O

N2

Ph

CO2Me

NPh

Ph

CO2Me

O

O

12%

N Ph

Ph

CO2Me

22%

NOO Ph

CO2Me

18%

NO

CO2Me

Ph

Ph

O16%

Insertion 2°Cbenz-H

Fragmentierung

Insertion 3°Cbenz-H

Insertion Caryl-Caryl

Metallorganische Chemie 28

Insertion Caryl-Caryl

EWGEWGEWGEWG

M

- M

EWGEWG

EWGEWG

H

EWG

EWG

H

Metallorganische Chemie 29

Rh(II)

O

O

N2

CO2Me0.01% Rh(II)

DCM, rt5 min

89% > 90% de

O

O

CO2Me

N

N2

CO2Me

2% Rh(II)

DCM, rt20 h72%

N

CO2Me

Metallorganische Chemie 30

Carben-> Nitril-Ylide

R1 N R

O

M

EWG+ R1 N

EWG

R

O

N

OR1

R

EWG

Metallorganische Chemie 31

Carben-> Nitril-Ylide

O2N

O

N2

N NEt2

5% Rh(II)60°C, 3h

98%O2N

N

O

NEt2

O

O

N2 N

2% Rh(II)80°C, 10h

56%

Cl

O

N

O

Cl

O

N2

N Ph

5% Rh(II)DCM

O

O

O

ON

O

Metallorganische Chemie 32

Carbene-> Oxonium-Ylide

R1

R

O

M

EWG+ O

EWG

R

O

O HH

R1

O

EWG

R

HO

R1

Metallorganische Chemie 33

Carbene-> Oxonium-Ylide

S

O N2

O S

HO O

O

Rh2(OAc)4

OH

130°C90 min

OH O

OBut

O

N2Rh2(OAc)4

80°CC6H6

O

OBut

O

OH

Metallorganische Chemie 34

MeReO3 + Diazoalkan

59-81%87-96%

- O=PR3- N2

- N2

MeReO3 3%R1

NR2

R1

R2

N2

CO2Et

CO2Et

R

R

O

R

O

O

R

CO2Et

R1

R2

CO2Et

N

R1R2

CO2Et

PR3

analog Simmons Smith

analog Tebbe analog Darzens

analog Simmons Smith

Metallorganische Chemie 35

Nickel

NozakiHydrierung

Heck ArylierungKreuz-Kupplungen

Metallorganische Chemie 36

42!

Palladium katalysierte Prozesse

46!

Metallorganische Chemie 37

Wacker Prozess

• 1956 Synthese von Acetaldehyd aus Ethylen

O

R R

O

1/2 O2

PdCl2CuCl2

1/2 O2

PdCl2CuCl2

Metallorganische Chemie 38

Wacker Prozess

R

O

PdCl

ClOH

1/2 O2

PdCl2CuCl

H2O

PdCl

ClOH

PdOH

ClCl

PdCl

Cl

OH

PdCl

Cl

H

HO R

PdCl

HCl

HO

R

R

R

-Hydrideliminierung erfolgt auschliesslich

synplanar

Quadratisch planarer Pd-Alken--Komplex

14 e

Pd(II) entspricht ungefähr H+=> Markovnikov Orientierung

trans-Chlorid ist stabiler. Aber nur der syn-Komplex

kann oxopalladieren

Metallorganische Chemie 39

Heck Reaktion

R

R

I

PdCl2Et3N

100°CDMFoder

Toluol

+

Metallorganische Chemie 40

I

PdL

I

LPd

I

L

L

R

Pd

L

IL

R H

Pd

L

I L

R

HPd

L

IL

H

R

R

PdCl2Et3N

100°C

L2Pd(0)

HI

Heck ReaktionOxidative Insertion

analog GrignardSyn/anti Isomerie

Insertion oder synfaciale CarbopalladierungDie Regiokontrolle erfolgt durch

Ladungstabilisierung und Raumanspruch

syn-Hydrid-oder reduktiveEliminierung

Metallorganische Chemie 41

Regiochemie der Heck-Reaktion

• Neutrale Pd- Komplexe: sterischer Anspruch

• Kationische Pd-Komplexe: Ladung

OH

OR

O

OH OH

100100100

10

90 80

20

OH

OR

O

OH OH60

100

100

95

5 10

9040

Metallorganische Chemie 42

Buchwald-Aminierung

R NH2

RN

HPd(OAc)2Cs2CO3BINAP

Toluol

Br

+

Pd(0)

Pd

L

L Br R NH2 Cs2CO3Pd NL

L RPd

L

L NH

R

HH

-Br- -H+

- PdL2Oxidative Addition

Ligandenaustausch

Reduktive Eliminierung

BINAP: 2,2'-Bis-diphenylphosphanyl-[1,1']binaphthalenyl Hinderung der Biphenylrotation für zu stabilen Rotameren => Enantiomere Rotamere = Atropisomerie

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

Metallorganische Chemie 43

Suzuki Kupplung

BOH

OH

Hal

Pd(0)OH-

R

R

R R

•Pd(0) Oxidative Addition•Arylboronsäure Transmetallierung•Reduktive Eliminierung

Metallorganische Chemie 44

Suzuki Kupplung

HalR

Pd(0)2 L

PdRHal

L

L

R

PdR L

L

BOH

OH

R

R RB(OH)2Hal

OH

Arylboronsäure Transmetallierung

Reduktive Eliminierung

Pd(0) Oxidative Addition

Metallorganische Chemie 45

Stille Kupplung

SnBu3

Hal

Pd(0)DMF, THF

PR3

R

R

R R

RSnBu3

RHal

Pd(0)DMF, THF

PR3

RR

Metallorganische Chemie 46

Stille Stitching

Bu3SnSnBu3

RHal

Pd(0)DMF, THF

PR3

Bu3SnR

RHal Pd(0)

DMF, THFPR3

RR

Nur 1:1 Stöchiometrie

Metallorganische Chemie 47

Stille Stitching

Me3SiSnBu3

RHal

Pd(0)DMF, THF

PR3

Me3SiR

RHal Pd(0)

DMF, THFPR3

RR

Überschuss: TMS ist weniger reaktiv

Metallorganische Chemie 48

Pd + Malonat

Hal

Pd(0)Base

R

CO2Me

MeO2C

RMeO2C

MeO2C

Hal/OAc

Pd(0)Base

CO2Me

MeO2C

MeO2C

MeO2C

Metallorganische Chemie 49

Pd + Malonat

Pd(0)Hal/OAc

Pd(II)- Hal (OAc)

NuNu

3Pd-p-Allyl Komplex

Pd(II)

Nu harte Nukleophile

Weiche Nukleophile

Metallorganische Chemie 50

Pd + Mg/Zn

MgX

Hal

Pd(0)OH-

R

R

R R

ZnX

Hal

Pd(0)OH-

R

R

R R

Metallorganische Chemie 51

Pd: Alkylchloride und Grignard

Pd-Cl

Pd(0) + HCl

Pd

PCy3

Cy3P

PhMgBr

Reduktive Eliminierung

Pd(O)OxidativeAddition

-Hydrideliminierung PPh3: 79% PTol3 81%

Transmetallierung

Cl

MgBr

4% Pd(OAc)2

4% PCy3

NMP rt (<40°C)20 h

1.5 eq

96%

M. Beller, Rostock Angew. Chemie 114, 2002. 4218-4221

Dogma: -Hydrid Eliminierung

Metallorganische Chemie 52

Pd + Lithiumorganyle

Metallorganische Chemie 53

Metathese

meta tithemi

Metallorganische Chemie 54

Metathese

meta tithemi

Metallorganische Chemie 55

Entwicklung der Metathese

•1957 Eleuterio --> ROMP

MoCl5/Et3Al 160°C

n

MoO3/Al2O3 150°C

Metallorganische Chemie 56

TiTi VV CrCr CoCo

NbNb MoMo RuRu RhRh

TaTa WW ReRe OsOs IrIr

Aktive Metalloxide und -halogenideAktive Metalloxide und -halogenide

Metallorganische Chemie 57

SHOP: Shell-Higher-Olefin ProcessSHOP: Shell-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

Metallorganische Chemie 58

Monsanto-Gulf-StyrolMonsanto-Gulf-Styrol

WO3/SiO3 500°C

O2

PbO

Metallorganische Chemie 59

Phillips 3 OlefinARCO 136.000 t/a

Norsorex 5000 t/a

VestenamerH s 12.000 t/a

VerfahrenRe2O7

Al2O3

W / Rh

+

n

Metallorganische Chemie 60

Mechanismus der Metathese

• katalytisch wirksame Struktur• Logistik: Ligandenaustausch• Übergangszustand• elektronische Änderungen

Metallorganische Chemie 61

=-Brechung

D3CCD3

D3C

D

CH3

HWCl6

EtAlCl2

EtOH

D

D

H3CCH3

H

H

Calderon TL, 1967, 3327

Metallorganische Chemie 62

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

Metallorganische Chemie 63

[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

Metallorganische Chemie 64

[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

Metallorganische Chemie 65

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

Metallorganische Chemie 66

Moderne MetatheseModerne Metathese

Ru

PCy3

PCy3

RCl

ClRe O

O

O

HERMANNHERMANN

SCHROCKSCHROCK

GRUBBSGRUBBS

NAr

MoRO

RO

Ph

Metallorganische Chemie 67

Herrmann - MTOHerrmann - MTO

O O

FF F

FFF

Re2O7

MeCN rt 83%

H3C Re O

O

O Me4Sn

Re2O7THF - 40°C

< 40%

Ph Re O

O

OPh2Zn

Re2O7THF - 78°C

< 40%

Bn Re O

O

OBn2Zn

Me3SnO OSnMe3

O O

FF F

FFF

O

Stabil bis 0°C

Stabil bis -20°C

Beattie Inorg. 1979, 18, 2318Hermann Inorg. 92,31, 4431

Metallorganische Chemie 68

MTO Metathese Initiation

14 e

CH3

ReO O

O

R

HH

H

H3C

ReO

O

O

R

HH

H

Metallorganische Chemie 69

H

RH

H

Re

O

CH3

OO

R

HH

H

Re

O

CH3

OO

MTO Metathese Initiation14 e

CH3

ReO O

O

R

HH

H

Metallorganische Chemie 70

MTO Metathese Initiation

14 e

CH3

ReO O

O

R

HH

H

H

RH

H

Re

O

CH3

OO

R

HH

H

Re

O

CH3

OO

O

CH3

ReO O

R

H H

O

CH3

ReO O

H R

H

HH

Metallorganische Chemie 71

O

CH3

ReO O

R

H H

O

CH3

ReO O

H R

H

HH

MTO Metathese Initiation

14 e

CH3

ReO O

O

R

HH

H

H

RH

H

Re

O

CH3

OO

R

HH

H

Re

O

CH3

OO

H3C

ReO

O

O

R

HH

H

14 e

14 e

Metallorganische Chemie 72

Wanzlick Carben

NN

1. Wanzlick Carben: 1961 Chem. BerichteN-Heterocyclisches Carben: NHC Ligand

Metallorganische Chemie 73

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

Metallorganische Chemie 74

RuCl

Cl Ph

H

PCy3

PCy3

RuCl

Cl Ph

H

PPh3

PPh3

(PPh3)3RuCl2

Ph

N2

- PPh3, - N2 -78°C 80%

2 PCy3

-2 PPh3 90%

RuCl

Cl

H

PPh3

PPh3

- PPh3 DCM/C6H6

50°C

PhPh

Ph

Ph

PhPh

Br

PhPh

Br

Br

Ph Ph

PhPh

PhPh

Grubbs-KatalysatorGrubbs-Katalysator

JACS 1995, 117, 5503, Angew. 1995, 107, 2179

ki/kp = 10-3

ki/kp = 9

RuX

X R'

H

PR3

PR3

Metallorganische Chemie 75

Grubbs-RCM-QSARGrubbs-RCM-QSAR

JACS 1997, 119, 3387

RuX

X R'

H

PR3

PR3

Cl Br

I

Ki/Kp

H Ph

CHCPh2 CHCH2

PCy3 PiPr3PPhCy2 PCyPh2

PEt3

PPh3 PBn3

Tolman

0 100

1

2

3

4

1/C[PR3]

KOBS

Metallorganische Chemie 76

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

Metallorganische Chemie 77

PolymerisationenPolymerisationen

RadikalischRadikalisch IonischIonisch Metathese Metathese

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

Metallorganische Chemie 78

99%

ROMP-RCM-Polymerisation kJ/mol

118

115

31

6

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

ROMP / / / / / /

RCM -- --

Metallorganische Chemie 79

R[M]n

Lebendes Polymer

Rn

Rn

[M]m

Block-Copolymere

R O R[M]=O

m

Terminierung

LebENDE Polymere?LebENDE Polymere?

Metallorganische Chemie 80

Ru

PCy3

PCy3

RCl

ClNAr

MoRO

RO

Ph

RCM: Schrock versus Grubbs

RCM: Schrock versus Grubbs

O O O

CO2HOH O

NBn

OOH

N

Bn

N

BnH

O

O Ph

OSi Si

O

Ph

SS

Metallorganische Chemie 81

O

OH

HO

O

12

HN

14O

O

OOH

OH

NH2

Totalsynthesen und RCMTotalsynthesen und RCM

Diaminosuberins 酳 reWilliams 1998

1592U89 HIV Transcriptase InhibitorCrimmins 1996

CastanosperminPandit 1996

LasiodiplodinF stner 1996

Schrock/Grubbs

DactylolF stner 1996

Jasmin KetolactonF stner 1996

Coronfacin S 酳 reBlechert 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

Metallorganische Chemie 82

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

Metallorganische Chemie 83

Nicolaou: Epothilon 1997Nicolaou: Epothilon 1997O

OLi

O

OOTBS

OLi

O

Ph3P

Aldol

O

O

HO

OOTBS

OH 3:2 anti-

Aldole

-78°C

N

S

OH

DMAP 83%

2Stufen

N C N N

Metallorganische Chemie 84

Nicolaou: Epothilon A 1997Nicolaou: Epothilon A 1997

ähnliche Synthese:ähnliche Synthese:Schinzer 1997Schinzer 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

Metallorganische Chemie 85

Nicolaou: Epothilon B Danishefsky: Epothilon B2Nicolaou: Epothilon B Danishefsky: Epothilon B2

O

HO

OHO

N

S

O

OEpoxidation

O

HO

OHO

N

S

OHOH

Wittig

Yamaguchi Macrolactonisierung

O

HO

OTBSO

N

S

O

Schrock 77 %

O

HO

OTBSO

N

S

O

E/Z 1:1

Metallorganische Chemie 86

E/ZE/Z

[M]

R

S

L

LR S

[M]

S

R

L

SR L

[M]

L

R

S[M] [M]

L

R

S

R

R S

S

L

R S

[M]

R

L

R L

[M]

R

S[M] [M]

L

R

S

R

R S

S L

L S

Metallorganische Chemie 87

E/ZE/Z

OW

O

Cl OEt2

Ph

PhO

W

O

Cl OEt2

Ph

Ph

[M]

R

S

L

LR S

[M]

S

R

L

SR L

[M]

L

R

S[M]

L

R

S

L

R S

[M]

R

L

R L

[M]

R

S[M] [M]

L

R

S L

L S

[M]

Couturier Angew. IEE 1992, 31, 628

Metallorganische Chemie 88

O

OPMB

O

O

O

RO

O

R

O

O

R[M]O

O

R

[M]

O

O

R

[M]

O

O

R

[M]

O

O

R[M]

E/Z

Toluol 1:1DCM 20°C 1:12

Kalesse Synlett 1998, 1108

Metallorganische Chemie 89

(CH2)n

O

O

MacrocyclisierungMacrocyclisierung

• Stille StitchingStille Stitching

• Wittig Wittig

• MacrolactoneMacrolactoneCorey Corey YamaguchiYamaguchi

• Trost Trost -Allyl Palladium-Allyl Palladium

SnBu3

Bu3Sn

R

R

1. RX Pd° 2. RY Pd°

SnBu3

Bu3Sn

R

R

1. RX Pd° 2. RY Pd°

Cl

Cl

Cl

O

Cl

N S

O

OHCl

Cl

Cl

O

Cl

N S

O

OH

SO2Ph

SO2Ph Pd

SO2Ph

SO2Ph Pd

Metallorganische Chemie 90

CBu

CBu

MoO3/SiO2

350°C

H

H

Bu Bu

C C HH

[M]

CBuH

[M][M]Bu

CBuH

[M]

[M]Bu

[M]Bu

Bu

Bu

Acetylen MetatheseAcetylen Metathese

Pennella JCSCC 1968, 1548 Bencheick J. Mol. Catal. 1982, 15, 93

Initiation durch Carbin-Komplex:Schrock JACS 1984, 106, 4067

MetallacyclobuteneMetallacyclobutene

Metallorganische Chemie 91

CBu

CBu

MoO3/SiO2

350°C

H

H

Bu Bu

C C HH

[M]

CBuH

[M][M]Bu

CBuH

[M]

[M]Bu

[M]Bu

Bu

Bu

Acetylen MetatheseAcetylen Metathese

[M]

CBu

H

Schrock Schrock ACRACR 1986, 1986, 1919, 342, 342

IsomerisierungIsomerisierungHH++/Phenole/Phenole

W-C 1.86 C-C 1.46 W-C 2.1

Metallorganische Chemie 92

terminal-Metathese-internterminal-Metathese-intern

R

R

H

H

R R

HH

R

'R

R

R'

R'R

WO3/SiO2 MoO3/SiO2 Mo(CO) 6

WO3/SiO2 MoO3/SiO2

MoO(OPh) 4 Et3Al/PhOH

WCl3(PEt3) Schrock 1982

Re

NAr

O

O

CF3

CF3

CF3CF3 Schrock 1988

Mo(OtBu)3 Schrock 1985

Metallorganische Chemie 93

Bu H

[M]

BuH

[M]

BuH

[M]

Bu HBu

[M]

Bu

[M]

[M]

BuBu

BuBu Bu Bu

Acetylen PolymerisationAcetylen Polymerisation

Metallorganische Chemie 94

Acetylen RCPMAcetylen RCPM

n

[M] [M]

[M]

[M]

Metallorganische Chemie 95

Diin MetatheseDiin Metathese

X

X(tBuO)3W

C6H5Cl 80°C, 2h 0.02 M

O O

O O

73%12

O O

O O

73%12

F stner Angew. 1998, 110, 1758

Metallorganische Chemie 96

gekreuzte Acetylen Metathesegekreuzte Acetylen Metathese

Blechert Angew. Chem.. 1997, 36, 2628

C10H21

H

Grubbs 5%

C6H6

C10H21

TBDMSO

TBDMSO

C10H21

O

TBAF

MnO2

-Triticen58%

Schrock

Polymerisation

E!

atomökonomisch

Metallorganische Chemie 97

C10H21

H [M]

C10H21

[M]H

H21C10

[M]

H21C10

[M]

R

R

H21C10 R

gekreuzte Acetylen Metathesegekreuzte Acetylen Metathese

Blechert Angew. Chem.. 1997, 36, 2628

Stabilisierung

E/Z 2:1

Metallorganische Chemie 98

Acetylen MetatheseAcetylen Metathese

Grubbs JACS 1994,116, 10801

OTES OTESGrubbs

C6H6

85%

??[Ru][Ru]

Metallorganische Chemie 99

Acetylen MetatheseAcetylen Metathese

Grubbs JACS 1994,116, 10801

OTES OTESGrubbs

C6H6

85%

leicht zugänglichelektronenarm

gehindert

Metallorganische Chemie 100

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%

Metallorganische Chemie 101

news of the week - Schrocks Desymmetrisierung

JACS 1998, 120, 9720

Mo

N

PhO

O

tBu

tBu

O

O

93% 99% ee

2%

ohne Lösungsmittel

22°C, 5 min

OPhOPh

O

RPhI

Pd(0)

BINAP

Metallorganische Chemie 102

kinetische Racematspaltung: ARCM

kinetische Racematspaltung: ARCM

Krel = 2,4

Krel= 58Grubbs JACS 1996, 118, 2499Schrock JACS 1998, 120, 4041

10 %84% ee

OAc

Mo

NAr

PhO

O

tBu

tBu

Mo

NAr

PhO

O

CF3

CF3

CF3

F3C

OTBS

OAc

OTBS

OAc

OTBS

+

+

2%

C6H6, 90% Umsatz

42% 93% ee

25% 99% ee

5%

C6H6, 75% Umsatz

Metallorganische Chemie 103

KKrel rel = 2,4= 2,484% ee84% ee

kinetische Racematspaltungkinetische Racematspaltung

Sharpless JACS 1981, 103, 6237; Sih JACS 1982, 104, 7294

10

K rel 10

0 20

5 3 5 SM PRODUKTKrel 100

502010

5

KKrelrel= 58= 58

99% ee99% ee

KKrelrel= 58= 58

gef. 93% eegef. 93% ee

Metallorganische Chemie 104

Missing link der ARCM?Missing link der ARCM?

Schrock JACS 1998, 120, 4041

Mo

NAr

PhO

O

tBu

tBu

OTBS

OTBS OTBS

+

42% 93% ee

25% 99% ee

5%

C6H6, 75% Umsatz

TBSO OTBS

Metallorganische Chemie 105

NO

BocN

N H

O

O

HNN

O

Bn

H

H

NO

BocN

N H

O

O

HNN

O

Bn

H

H

(PCy3)2Ru(CHCHCPh 2)Cl2

DCM, 40° C

60 %

Ringschluss-Metathese

S. J. Miller, R. H. Grubbs J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5855

Metallorganische Chemie 106S. J. Miller, R. H. Grubbs J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5855

NO

BocN

N H

O

O

HNN

O

Bn

H

H

NO

BocN

N H

O

O

HNN

O

Bn

H

H

(PCy3)2Ru(CHCHCPh 2)Cl2

DCM, 40° C

60 %

NO

BocN

N H

O

O

HNN

O

S

Me

H

H

S82°

Metallorganische Chemie 107

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

Metallorganische Chemie 108

Lektionen aus den Totalsynthesen ?

Lektionen aus den Totalsynthesen ?

• cis/trans-> Hydrierung

• 5-8 gliedrige Ringe => cis

RR

R

R H2/Pd-CR

R

Metallorganische Chemie 109

Lessons learnedLessons learned

• 1,5- und 1,6-Abstände vermeiden oder sterisch überfrachten

D Ru ORu

N

O

RN

O

RGrubbs N

O

RN

[M]

O

R

D Ru ORu

N

O

RN

O

RGrubbs N

O

RN

[M]

O

R

Metallorganische Chemie 110

Gly-OMeDCC/HOBt

TEA/DCM88%

NOH

O

ON

NH

O

OKOH

Dioxan/H2O67%

OH

O

DCC/HOBt

TEA/DCM86%

NNH

O

O

N

O

O

O

NNH

N

O

O

O

O

O

NHN

N

O

O

O

O

O

30% Ti(OiPr)415% (PPh3)2Ru(CHPh)Cl2Toluol70°C

1111

A. F üstner JACS 1997, 119, 9130

[Ru]

N

O

R

N-AllGlyOEt

Metallorganische Chemie 111

• 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

Metallorganische Chemie 112

Schrock versus GrubbsSchrock versus Grubbs

Stabilität -78°C 20°CLagerung inert inert

H20 - ?O2 -

Carbonyle -Amide -

Alkohole -TON/TOF ++ +

1 mmol 400,- € 90,- €

Substrate

NAr

MoRO

RO

Ph

Ru

PCy3

PCy3

RCl

Cl

Metallorganische Chemie 113

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

Metallorganische Chemie 114

Serendipity = Zufall?

Prinzen von Serendip (Sri Lanka)

RuCl

Cl PCy3

5%

DCM 22C 16 h

O Ph

O+

Intramolekulare Chelatbildung verlangsamt die Reaktion

Ausnahme: ähnliche Chelatbildung im Produkt

Stabiler Komplex: Luft + Chromatographie => recycling

Keine Reaktion?

O

RuCl

Cl PCy3

Metallorganische Chemie 115

Neue Katalysatoren

O

RuCl

Cl PCy3

RuCl

Cl

PCy3

NN

RuCl

Cl

PCy3

NNMesMes

RuCl

Cl

NNMesMes

O

RuCl

Cl

NNMesMes

O

RuCl

Cl

NNMesMes

O

Mesitylen

chiral durchR-Binaphtyl

Trisubstituierte und elektronenarme Alkene

Metallorganische Chemie 116

Neue Katalysatoren

Ru

O NO2

Cl

Cl

NMesMesN

K. Grela Angew. Chem,

2002, 114, 4219

Ru

Ph

N

Cl

Cl

NMesMesN

Br

AcrylnitrileR.H. Grubss Angew. Chem,

2002, 114, 4207

Metallorganische Chemie 117

Metathese an festen Phasen

•Immobilisierte Metathese heterogenwiederverwendbar

•Bumerang Katalysator homogen „5 mal verwendbar“ = nur 20% aktiv

•Lösliche „feste“ Phasen: PEG (homogen)

RuCl

Cl LPolystyrol

RuCl

Cl L

Polystyrol

RuCl

Cl LPolyethylenglycol

Bindungsbruch

Metallorganische Chemie 118

Übersichtsartikel

• S. Blechert Angew. Chem. 2003, 115, 1944-1968. http://dx.doi.org/10.1002/ange.200200556

• Alkene Metathesis in Organic Synthesis, Topics in Organometallic Chemistry, Ed.: A. Fürstner, Springer 1998, Berlin ISBN 3-540-64254-4