Paralleles Multisubstrat-Screening Pd-katalysierter Kupplungsreaktionen
Final Report Abstract
Im Rahmen des durch die DFG geförderten Projekts „Paralleles Multisubstrat-Screening Pdkatalysierter Kupplungsreaktionen“ wurde systematisch und umfassend der Einfluss sterischer und elektronischer Effekte der Substituenten in den Substraten (Bromaromaten, Arylacetylenen, Arylboronsäuren) sowie in den Steuerliganden (Phosphan) auf die Reaktivität von Palladiumkatalysierten Sonogashira- bzw. der Suzuki-Miyaura-Kreuzkupplungsreaktionen untersucht. Die Reaktionskontrolle erfolgte anhand quantitativer Gaschromatographie und mittels eines von uns für Kreuzkupplungsreaktionen entwickelten Verfahrens (paralleles Multisubstratscreening“). Dabei wird eine ganze Serie verschiedener Reaktionen in einem einzigen Reaktionsgefäß unter den dann exakt identischen Reaktionsbedingungen durchgeführt und der zeitabhängige Konzentrationsverlauf aller Reaktanden analysiert. Mit diesem Verfahren lässt sich eine große Zahl an Kupplungsreaktionen parallel durchführen und analysieren, womit eine zuverlässige (aber individuell zu normierende) Methode zur Verfügung steht, mit der Substrat-Aktivitätsbeziehungen umfassend abgesichert untersucht werden können. Im Ergebnis ließen sich folgende Schlussfolgerungen für die untersuchten Reaktionen ableiten: Die Suzuki-Reaktion wird ganz wesentlich durch sterische Effekte in den Arylboronsäuren geprägt, während elektronische Effekte der Substituenten in beiden Reaktanden nachgeordnet sind. Für die Sonogashira-Reaktion hingegen sind sterische Effekte in den Substraten insofern weniger wichtig, als zunehmender sterischer Anspruch am Arylacetylen durch eine entsprechend geringere Raumerfüllung des Steuerliganden ausgeglichen werden kann. Insbesondere für Sonogashira-Reaktionen lassen sich die stereoelektronischen Eigenschaften von Substituenten umfassend beschreiben. Als ein ganz wesentliches Ergebnis der von uns durchgeführten Untersuchungen konnte erstmals ein umfassendes Regelwerk aufgestellt werden, mit dem der sterische und der elektronische Einfluss der Reaktanden und der Steuerliganden beschrieben wird.
Publications
- Chem. Eur. J. 2008, 14, 2857-2866. Insights in Sonogashira Cross-Coupling via High-Throughput Kinetics and Descriptor Modelling
M. R. an der Heiden, H. Plenio, S. Immel, E. Burello, G. Rothenberg, H. C. J. Hoefsloot
- J. Org. Chem. 2012, 77, 2798–2807. A guide to Sonogashira cross coupling reactions - The influence of substituents in aryl bromides, acetylenes and phosphines
M. Schilz, H. Plenio
(See online at https://doi.org/10.1021/jo202644g)
