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Zusammenfassung

Die chemoselektive Hydrierung von Carboxamiden ist aufgrund ihrer geringen Reaktivität immer noch eine große Herausforderung für die präparative Chemie. Trotz großer Fortschritte bei der Verwendung von Katalysatorsystemen sind immer noch stöchiometrische Reduktionsmittel oder übergangsmetallbasierte Katalysatoren vonnöten. Die metallfreie Aktivierung von molekularem Wasserstoff durch frustrierte Lewis-Paare (FLPs) sorgte für einen Durchbruch in der Hydrierungschemie und führte zu einer Reihe von metallfrei katalysierten Hydrierungen für unterschiedlichste Substratklassen. Eine metallfreie Hydrierung von Carboxamiden mit FLP-Katalysatoren wäre vor allem für die Synthese von pharmakologisch wirksamen Aminen interessant. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer neuartigen metallfreien Hydrierung von tertiären und sekundären Carboxamiden mit molekularem Wasserstoff als Reduktionsmittel und einem FLP als Katalysator. Möglich wird dieser Reaktionsverlauf durch vorherige elektrophile Aktivierung der Carboxamide mit stöchiometrischen Mengen Oxalylchlorid oder Thionylchlorid. Diese aktiven Intermediate wirken anschließend als Lewis-Base neben einer Boran-basierten Lewis-Säure in einer FLP-katalysierten, heterolytischen H2-Spaltung, die zur Reduktion des Intermediates und zur Generierung des Amino-Produktes als Hydrochlorid führt. Die Reaktion findet bei moderaten Temperaturen von 50-70 C unter 80 bar H2-Druck mit einer Katalysatorbeladung von bis zu 2 mol% statt. 51 Carboxamid-Beispiele konnten erfolgreich hydriert werden, darunter Carboxamide mit üblichen funktionellen Gruppen, was die universelle Anwendbarkeit der vorgestellten Methode unterstreicht.

Abstract

The hydrogenation of carboxamides is still a challenging field for preparative chemistry in terms of reactivity and chemoselectivity. Although progress was made towards the implementation of catalytical methods, stoichiometric reductive reagents or transition metal complexes are still necessary. Frustrated Lewis pairs (FLPs) bear the ability of the metal-free hydrogen activation, which led to the introduction of many hydrogenation protocols with FLP catalysts. This unique reactivity contains great potential for an application in the metal-free hydrogenation of carboxamides, which represents an important method for the preparation of amines in a pharmacological context. This work introduces a novel hydrogenation protocol for secondary and tertiary carboxamides by employing FLPs as catalytic entity and molecular hydrogen as sole reductant. The reduction was made possible by electrophilic activation of the carboxamide substrates with stoichiometric amounts of oxalyl chloride or thionyl chloride. Subsequent reduction of this intermediate by the FLP in the presence of hydrogen forms the amines as hydrochloride salts. The reaction proceeds at temperatures between 50-70 C with catalyst loadings as low as 2 mol% and 80 bar hydrogen pressure. A total amount of 51 carboxamide examples were investigated, which shows the broad versatility and the high functional group tolerance of the method.

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