Stereoselektive Lewis-Basen-katalysierte nukleophile Substitutionen von Alkoholen

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschreibt Lewis-Basen-katalysierte nukleophile Substitutionen (SN) von Alkoholen zu Alkylhalogeniden. Diese Transformation ist eine der wichtigsten und meist genutzten Umwandlungen in der organischen Synthese. Vor allem bimolekulare nukleophile Substitutionen (SN2), die unter Walden-Umkehr verlaufen, gewähren einen direkten Zugang zu einer Vielzahl verschiedener funktioneller Gruppen wie z. B. Halogenalkanen, Aminen und Ethern. Der erste Teil behandelt die Synthese und Untersuchung verschiedener chiraler Formamide als Lewis-Basen Katalysatoren zur enantioselektiven kinetischen Racematspaltung von Alkoho-len durch Dehydroxychlorierung mittels Carbonsäurechloriden und Chloroformiaten als Rea-genzien. Die Untersuchungen basieren auf Vorarbeiten, die N-Formylpyrrolidin als potenten Katalysator zur achiralen Umsetzung von Alkoholen zu Chloriden beschreiben.[2,3] Als proof of principle konnte durch die kinetische Racematspaltung mit chiralen Formamiden enantiome-renangereicherte Verbindungen in bis zu 48%ee (Alkohol) bzw. 52%ee (Chlorid) erzielt werden. Der zweite Teil befasst sich mit der Cyclopropenon-katalysierten nukleophilen Substitution verschiedener (enantiomerenreiner) Alkohole zu den entsprechenden Alkylchloriden mit Acetyl- und Benzoylchlorid als Chlorierungsmittel. Beim Aufbau eines repräsentativen Sub-stratspektrums wurde gezeigt, dass die Substitution unter Walden-Umkehr verläuft und bereits geringe Katalysatorladungen (1 mol%) ausreichend sind.

This work describes Lewis base-catalyzed nucleophilic substitutions (SN) of alcohols as start-ing materials to alkyl halides. These transformations belong to the most fundamental and wide-spread reactions in the organic synthesis. In particular, bimolecular nucleophilic substitutions (SN2), which proceed under stereochemical Walden inversion, provide a straightforward access to a variety of important functional groups, such as alkyl halides, amines and ethers. The first part deals with the synthesis and evaluation of chiral formamides as Lewis base cat-alyst for the enantioselective kinetic resolution of alcohols by means of acid chlorides and chlo-roformates as chlorination agents. This basic concept relies on the non-asymmetric conversion of alcohols to chlorides with N-formylpyrrolidine as potent Lewis base catalyst. As a proof of principle enantioselectivities up to 52%ee of both, alcohol starting material and alkyl chloride product, could be achieved. The second part introduces cyclopropenone-catalyzed nucleophilic substitutions of a series of (enantioenriched) alcohols affording chloro alkanes utilizing benzoyl chloride and also plain acetyl chloride as chlorination agents. These conversions proceed under stereochemical inver-sion in high catalytic efficiency (cyclopropenone loading down to 1 mol%). A broad substrate scope has been established and high levels of stereoselectivity and a reasonable scalability (up to 27 g) were demonstrated.