ISBN 978-3-8439-2849-6

978-3-8439-2849-6, Reihe Organische Chemie

Georg Frey
Mechanistische Einblicke und die Einführung eines metallfreien Reduktionsmittels in die Titan(III)-katalysierte reduktive Umpolung von Carbonylverbindungen

264 Seiten, Dissertation Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (2016), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Doktorarbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung und mechanistischen Untersuchung von titanocenkatalysierten Kreuzkupplungen zwischen Ketonen und Nitrilen.

Die reduktive Kreuzkupplung von Ketonen mit Nitrilen konnte mittels (EtCp)2TiCl2 als Katalysator in Gegenwart von Zn, Et3N·HCl und TMSCl durchgeführt werden. Dabei wurden für 31 Beispiele α-Hydroxyketone mit unterschiedlichen Substitutionsmustern synthetisiert. Die Reaktionsmethode eignet sich auch zur Kupplung von Iminen mit Nitrilen, wobei α-Aminoketone entstehen.

Mit einem TMS-geschützten Dihydropyrazin als terminales Reduktionsmittel wurde eine metallfreie Alternative für die reduktive Kupplung von Ketonen mit Nitrilen gefunden. Dadurch konnte in einem homogenen Gemisch gearbeitet und die Anzahl der Additive verringert werden. Diese Bedingungen lassen sich ebenfalls auf die Zyklisierung von Ketonitrilen, die Kupplung von MICHAEL-Akzeptoren sowie die Pinakol-Kupplung anwenden.

Weiterhin wurden mechanistische Untersuchungen durchgeführt. Über die ESR-Messungen wurde eindeutig die Existenz von Ti(III)-Spezies im Reaktionsgemisch nachgewiesen und das Vorhandensein von Ti(II) ausgeschlossen. Durch die HAMMETT-Analyse konnte ein mittelstarker Effekt von para-Substituenten auf Acetophenonderivate und kein Effekt auf Benzylcyanidderivate beobachtet werden. Mittels in situ IR-Spektroskopie wurde die Geschwindigkeitsgleichung der titanocenkatalysierten Kreuzkupplung von Acetophenon mit Benzylcyanid bestimmt. Die C-C-Kupplung wurde als der geschwindigkeitsbestimmende Schritt identifiziert, der eine höhere Ordnung im Katalysator aufwies. Die Aktivierungsparameter deuten mit einer negativen Aktivierungsentropie ebenfalls auf einen stark geordneten Übergangszustand hin. Anhand der Beobachtungen eines nichtlinearen Effekts für die bereits publizierte asymmetrische Ketonitrilzyklisierung konnte abschließend die Reaktionsordnung von 2 im Katalysator bestätigt werden.