Neue Katalysatoren für die stereo- und enantioselektive Hydroaminierung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Vorhaben war es neue chirale Katalysatoren für die asymmetrische Hydroaminierung zu entwickeln. In der Hydroaminierung erfolgt eine Addition einer Amin N-H-Bindungen an eine ungesättigte C-C-Mehrfachbindung. Da hierbei keinerlei Nebenprodukte anfallen, handelt es sich um eine hoch effiziente und hoch atomökonomische Methode für die Synthese von Aminen. Insbesondere die enantioselektive Hydroaminierung stellt gegenwärtig immer noch eine große Herausforderung dar. Neben Katalysatorsystemen basierend auf Seltenerdmetallen wurden insbesondere Komplexe der Elemente der 2. und 4. Nebengruppe, sowie basierend auf Alkaliund Erdalkalimetallen untersucht. Zuvor entwickelte Binaphtholat-Seltenerdmetallkomplexe wurden mit einem breiteren Substratspektrum auf ihre katalytischen Fähigkeiten hin untersucht, wobei sehr hohe Umsatzraten (bis zu 840 h^-1 bei 25 °C) und die bisher höchsten Enantiomerenüberschüsse (bis 95% ee) in cyclisierenden Hydroaminierungen von Aminoalkenen erzielt wurden. Detaillierte mechanistische und kinetische Studien bestätigten das Vorhandensein von verschiedenen Amin-Komplexaddukten und deren teilweise dramatischen Einflüsse auf katalytische Aktivität und Enantioselektivität. Mechanistische Studien der kinetischen Racematspaltung chiraler Aminoalkene belegen einen starken Einfluss der Substituenten im Substrat auf die Lage des Curtin-Hammett-Gleichgewichtes. Während aromatische Substituenten das matching Substrat/Katalysatorpaar bevorzugen und somit sehr effiziente kinetische Racematspaltungen ermöglichen, kommt es mit aliphatischen Substituenten zu einer Verschiebung des Gleichgewichtes zugunsten des mismatching Substrat/Katalysatorpaares und dadurch zu einer deutlich ineffizienteren kinetischen Racematspaltung. In der zurückliegenden Förderperiode konnten erstmals chirale Lithiumbasierte Hydroaminierungskatalysatoren für die asymmetrische Hydroaminierung von Aminoalkenen entwickelt werden. Durch bimetallische Aktivierung des Substrates werden dabei Reaktionen bei tiefen Temperaturen und mit bis zu 85% ee Enantiomerenüberschuss ermöglicht. Entsprechende Katalysatorsysteme basierend auf Magnesium und Zink lieferten jedoch nur geringe Enantioselektivitäten und insbesondere die Magnesium-Katalysatoren unterlagen einem raschen Schlenk-Gleichgewicht. Die Studien wurden mit dem Wöhler-Nachwuchspreis der Wöhler-Vereinigung der GDCh (09/2004), dem ADUC Jahrespreis für Habilitanden (03/2005), dem Lieseberg-Preis der Universität Heidelberg (07/2006) und dem Emmy-Noether-Habilitationspreis der Universität Erlangen-Nürnberg (11/2006) ausgezeichnet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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"3,3'-Bis(trisarylsilyl)-Substituted Binaphtholate Rare Earth Metal Catalysts for Asymmetric Hydroamination". J. Am. Chem. Soc. 2006, 128. 3748-3759
Gribkov, D. V.; Hultzsch, K. C : Hampel, F.
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"Base catalysed asymmetric hydroamination/cyclisation of aminoalkenes utilising a dimeric chiral diamidobinaphthyl dilithium salt". Chem. Commun. 2006, 2221-2223
Horrillo Martinez, P.; Hultzsch, K. C.; Hampel, F.
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"(+)-Neomenthyl- and (-)-phenyl menthyl-substituted cyclopentadienyl and indenyl yttrocenes as catalysts in asymmetric hydroamination/cyclization of aminoalkenes (AHA).". J. Organomet. Chem. 2007, 692. 4690-4701
Vitanova, D. V.; Hampel, F.; Hultzsch, K. C.
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"Base-Catalyzed Anti-Markovnikov Hydroamination of Vinylarenes - Scope, Limitations and Computational Studies". Eur. J. Org. Chem. 2007, 3311-3325
Horrillo-Martinez, P.; Hultzsch, K. C.; Git, A.; Branchadell, V.
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"Hydroamination - Direct Addition of Amines to Alkenes and Alkynes". Chem. Rev. 2008, 108, 3795-3892
Müller, T. E.; Hultzsch, K. C.; Yus, M.; Foubelo, F.; Tada, M.
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"Imido and Amido Titanium Complexes that Contain a [OSSO]-Type Bis(phenolato) Ligand: Synthesis, Structures, and Hydroamination Catalysis" . Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 429-434
Lian, B.; Spaniol, T. P. Horrillo-Martinez, P.; Hultzsch, K. C.; Okuda, J.
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"Intramolecular Hydroamination/Cyclization of Aminoalkenes Catalyzed by Diamidobinaphthyl Magnesium- and Zinc-Complexes". Tetrahedron Lett., 2009, 50. 2054-2056
Horrillo-Martinez, P.; Hultzsch, K. C.
