Überblick
• Epoxide und Varianten der Herstellung
• Asymmetrische Variante: Julia-Colonna-Epoxidierung– Allgemeine Darstellung als 3-Phasenreaktion– Variationen der Reaktionsbedinungen– Weiterentwicklung zur 2-Phasenreaktion
• Bedeutungen von Epoxidierungen
Jacobsen-Katsuki-Epoxidierung
• Enantioselektive Epoxidierung cis-substituierter OlefineR1 R2
N
O
N
O
Mn
R1 R2
OH H
aq. NaOCLMn-salen Katalysator
CH2Cl2
(S,S)
R1: Ar, Alkenyl, AlkylR2: Alkyl
Mn-salen KatalysatorH H
Cl
1S, 2R-(-)-Epoxid
Scheffer-Weitz-Epoxidierung
H2O2 + -OH -OOH + H2O
HO O- H2C CH C
O
RH2C CH C
O
R
H2C CH C
O
R
+-H2O
OOH O
Julia-Colonna-Epoxidierung
• Asymmetrische Variante der Scheffer-Weitz-Epoxidierung
• 3-Phasen-Reaktion
O
H
H
PhPh
O
H
H
PhPh
OH2O2/NaOH
ToluolKatalysator
Beispiele
Ph
O
O
OButPh
O
O
OBut
H
HOpoly(L-Leucin)
H2O2, NaOHPhMe, H2O
66%; >95% ee
Ph
O
O
PhPh
O
O
Ph
H
HOpoly(L-Leucin)
H2O2, NaOHCH2Cl2, H2O
76%; 76% ee
Variation der Reaktionsbedinungen
• Variation des Katalysators
H (NHHC CO)30
CH3
HN Bu
1
H (NHHC CO)10
H2C
HN Bu
3
HC
H (NHHC CO)10
CH2COOCH2Ph
HN Bu
5
H (NHHC CO)30
CH
HN Bu
2
H (NHHC CO)30
H2C
HN Bu
HC
H (NHHC CO)10
CH2CH2COOCH2Ph
HN Bu
6
H3C CH3
CH3
CH34
CH3
CH3
Variation des Katalysators
11,6121446
37,54565
8844284
8460283
105,51682
9677281
Optische Ausbeute [%]
Chemische Ausbeute [%]
Zeit [h]Katalysator
Variation der Reaktionsbedinungen
• Katalysator-Substrat-Verhältnis- Massenverhältnis: ~ 1:1; molares Verhältnis: ~ 2:9
• Temperatur- 0°C – Raumtemperatur
• Oxidationsmittel- bestes: H2O2 mit OH-
• Lösemittel- Ausbeute und ee unabhängig von der Dielektrizitätskonstante des
LM- Beste LM: Toluol und CCl4
Variation der Substrate
9085Poly-S-leucin-DAP
Me3C-CH=CH-CO-Ar
7473Poly-S-LeucinAr-CH=CH-CH=CH-CO-cyclopropyl
>9790Poly-S-leucinAr-CH=CH-CH=CH-CO-CMe3
6370Poly-S-leucinAr-CH=CH-CO-CMe2OMe
6260Poly-S-leucinAr-CH=CH-CO-CHMe2
8992Poly-S-leucinAr-CH=CH-CO-CMe3
e.e. [%]Ausbeute [%]KatalysatorSubstrat
Weiterentwicklung der Julia-Colonna-Reaktion
• Der beste Katalysator nicht kommerziell erhältlich
• Dessen Herstellung schwierig
• Edukte weitestgehdend beschränkt auf Ar-CH=CH-CO-Ar
• Katalysator schwierig aus Reaktionsmischung zu entfernen
• Gereinigter Katalysator nicht geeignet zur Wiederverwendung
• Reaktionszeiten zu lang
Varianten der 2-Phasen-Reaktion
• Methode A: Poly-L-Leucin, Harnstoff- H2O2 ,THF, DBU• Methode B: Poly-L-Leucin, Na-Percarbonat, DME-H20• Methode C: Poly-L-Leucin- SiO2 ,Harnstoff- H2O2, THF,
DBU• Edukt:
R1
O
R2H
H
9385Co-NH2C6H4Ph
9881Ao-NH2C6H4Ph
9494Btert-BuPh
9476Atert-BuPh
>92100CPhPh
9487BPhPh
>9585APhPh
e.e. [%]Ausbeute [%]MethodeR2R1
Diltiazem
H3CO
O
H3CO
OBut
OO
70% > 96% ee
N
S
N(CH3)2 . 6HCl
AcOO
H3CO
1) I-PLL, THF, urea-H2O2, DBU2) MCPBA, KF, CH2Cl2
Taxol®
9385Co-NH2C6H4Ph
9881Ao-NH2C6H4Ph
9494Btert-BuPh
9476Atert-BuPh
>92100CPhPh
9487BPhPh
>9585APhPh
e.e. [%]Ausbeute [%]MethodeR2R1
Literatur
• S. Julia, J. Masana, S. Colonna und Mitarbeiter, J. Chem. Soc. Perkin trans. 1, 1982,1317.• L .Pu, Tetrahedron: Asymmetry 9 (1998), 1457-1477.• B. M. Adger, J. V. Barkley, S. Bergeron, M. W. Cappi, S.M. Roberts, M. P. Jacson und Mitarbeiter,
J. Chem. Soc., Perkin Trans 1, 1997, 3501.• T. Hashiyama, H. Inoue, M. Konda, M. Takeda, J. Chem. Soc, Perkin Trans 1, 1984, 1725.• W. P. Chen, S. M. Roberts, J. Chem. Soc, Perkin Trans 1, 1999, 103-105.• L. Garde, D. H. Daries, S. M. Roberts, J. Chem. Soc, Perkin Trans 1, 2000, 2455-2463.• S. Colonna, H. Molinari, S. Banti, S. Julia, J. Masana, A. Alvarez, Tetrahedron Vol.39, No.9, 1983,
1635-1641.• M. Porter, J. Skidmore, Chem. Commun., 2000, 1215-1225.• E. Weitz, A. Scheffer, aus dem Chem. Institut der Universität Münster, 1921, 2327-2344.• M. J. Porter, S. M. Roberts, J. Skidmore, Bioorg. Med. Chem., 7(1999), 2145-2156.• Org. Chemie, H. Hart, L. E. Craine, D. J. Hart, C. M. Hadad, 3. Auflage, 2007• www.organische-chemie.ch• www.wikipedia.de• www.biologie.uni-hamburg.de