5.2 Selenkatalysierte intramolekulare Aminierung zur Synthese von IndolenIndolen
5.3.1 Darstellung der Photokatalysatoren 134 und 135 und des Tosylamids 142 Photokatalysator 134 [289]
O OMe
OMe
MeO BF4
134
Zu einer Lösung von 4'-Methoxyacetophenon (15.0 g, 100 mmol, 2.00 Äq.) und frisch destilliertem 4-Methoxybenzaldehyd (6.08 mL, 6.81 g, 50.0 mmol, 1.00 Äq.) in trockenem Toluol (5 mL) unter einer Ar-gonatmosphäre wird langsam BF3·Et2O (14.8 mL, 17.0 g, 120 mmol, 2.40 Äq.) gegeben und die resultierende Mischung wird für 2 h bei 100 ℃ gerührt. Der freigesetzte Et2O wird unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand wird in Aceton gelöst. Et2O wird hinzuge-fügt, der gebildete Niederschlag wird abfiltriert und aus Aceton umkristallisiert. Das Produkt wird als roter Feststoff (5.53 g, 11.4 mmol, 23%) erhalten.
IR (ATR):ν˜= 2941, 2841, 1585, 1482, 1457, 1434, 1258, 1235, 1174, 1016, 829, 562, 518 cm-1;
1H-NMR(300 MHz, DMSO-d6):δ(ppm) = 3.91 (s, 6 H), 3.94 (s, 3 H), 7.04-7.21 (m, 6 H), 8.29 (d,J = 9.0 Hz, 4 H), 8.43 (d, J = 9.1 Hz, 2 H), 8.54 (s, 2 H); 13C-NMR(126 MHz, DMSO-d6):
δ (ppm) = 55.8, 55.9, 110.3, 115.1, 115.2, 121.0, 124.2, 130.4, 132.2, 161.5, 164.4, 165.2, 167.4;
HR-MS (ESI): [C26H23O4]+ ([M - BF4-]+): gem.: 399.1587; ber.: 399.1591.
Photokatalysator 135[289]
O Ph
Ph
Ph BF4
135
Zu einer Lösung von 4'-Phenylacetophenon (3.92 g, 20.0 mmol, 2.00 Äq.) und frisch destilliertem 4-Phenylbenzaldehyd (1.82 g, 10.0 mmol, 1.00 Äq.) in trockenem Toluol (10 mL) unter einer Argonatmosphäre wird langsam BF3·Et2O (2.96 mL, 3.41 g, 24.0 mmol, 2.40 Äq.) gegeben und die resultierende Mischung wird für 2 h bei 100 ℃ gerührt. Der freigesetz-te Et2O wird unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand wird in Aceton gelöst. Et2O wird hinzugefügt, der gebildete Niederschlag wird abfiltriert und aus Aceton umkristallisiert. Das Produkt wird als roter Feststoff (2.11 g, 4.34 mmol, 43%) erhalten.
IR (ATR): ν˜= 3033, 1621, 1589, 1484, 1459, 1244, 1203, 1052, 1002, 838, 762, 722, 692 cm-1;
1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6):δ (ppm) = 7.46-7.61 (m, 9 H), 7.84-7.93 (m, 6 H), 8.03-8.13 (m, 6 H), 8.65 (d,J = 8.7 Hz, 4 H), 8.72 (d,J = 8.6 Hz, 2 H), 9.17 (s, 2 H);13C-NMR(126 MHz, DMSO-d6):δ(ppm) = 114.3, 127.1, 127.2, 127.7, 127.7, 127.9, 129.0, 129.1, 129.1, 129.2, 129.3, 130.8, 131.1, 138.0, 138.0, 146.1, 146.5, 163.5, 169.1; HR-MS(ESI): [C41H29O]+ ([M - BF4-]+):
gem.: 537.2210; ber.: 537.2213.
Verbindung 140[299]
Me Me
CN Me Me
140
Zu einer Lösung von Di-iso-propylamin (1.40 mL, 1.01 g, 10.0 mmol, 1.00 Äq.) in trockenem THF (20 mL) wird bei 0 ℃ unter einer Argonatmosphären-BuLi (2.5m in Hexan, 4.00 mL, 641 mg, 10.0 mmol, 1.00 Äq.) getropft und die Mischung wird 10 min. bei 0 ℃ gerührt. Isobutyronitril (897 µL, 691 mg, 10.0 mmol, 1.00 Äq.) wird zugegeben und nach 10 min. wird 1-Brom-3-methylbut-2-en (1.16 mL, 1.49 g, 10.0 mmol, 1.00 Äq.) hinzugefügt. Die resultierende Lösung wird 30 min. bei 0 ℃ gerührt. Es wird ges. wässr.
NH4Cl-Lösung (20 mL) zugegeben und die Mischung mit DCM (3× 20 mL) extrahiert. Die org.
Phasen werden mit ges. wässr. NaCl-Lösung (50 mL) gewaschen, über Na2SO4 getrocknet und der Feststoff wird abfiltriert. Die Lösungsmittel werden unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand wird säulenchromatographisch an Kieselgel gereinigt (n-Pentan/EtOAc, 20:1). Die Zielverbindung wird als farblose Flüssigkeit (1.29 g, 9.40 mmol, 94%) erhalten.
DC: Rƒ = 0.42 (n-Pentan/EtOAc, 20:1); IR (ATR): ν˜ = 3220, 2975, 2934, 2234, 1451, 1378, 1195, 1158, 879, 835, 775 cm-1;1H-NMR (500 MHz, CDCl3):δ(ppm) = 1.29 (s, 6 H), 1.61-1.63 (m, 3 H), 1.74 (dq,J = 1.5, 0.7 Hz, 3 H), 2.20 (dq, J = 7.7, 2.0 Hz, 2 H), 5.19-5.25 (m, 1 H);
13C-NMR (126 MHz, CDCl3):δ (ppm) = 18.0, 25.9, 26.2, 32.8, 39.1, 118.1, 125.2, 136.4;
textbfHR-MS (EI): [C9H15N]+ ([M]+): gem.: 137.1206; ber.: 137.1204.
Verbindung 141[299]
Me Me
Me
Me NH2
141
Zu einer Suspension von LiAlH4 (1.07 g, 28.2 mmol, 3.10 Äq.) in trockenem Et2O (50 mL) wird bei 0 ℃ unter einer Argonatmosphäre eine Lösung des Nitrils 140 (1.25 g, 9.11 mmol, 1.00 Äq.) in trockenem Et2O (10 mL) über 30 min.
getropft und die Mischung wird 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktion wird durch Zugabe von festem Na2SO4·10 H2O bis zum Ende der Gasentwicklung beendet. Die Mischung wird über Celite filtriert und das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck entfernt.
Die Zielverbindung wird als farblose Flüssigkeit (1.20 g, 8.49 mmol, 93%) erhalten.
IR (ATR): ν˜ = 2960, 2925, 1566, 1467, 1373, 1316, 816 cm-1;1H-NMR (500 MHz, CDCl3):δ (ppm) = 0.80 (s, 6 H), 1.10 (s, 2 H), 1.52-1.61 (m, 3 H), 1.68 (q, J = 1.3 Hz, 3 H), 1.82-1.88 (m, 2 H), 2.40 (s, 2 H), 5.13 (m, 1 H); 13C-NMR (126 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 17.8, 24.6, 26.0, 35.7, 37.6, 52.7, 120.7, 132.9;HR-MS(ESI): [C9H20N]+([M + H]+): gem.: 142.1591; ber.:
142.1590.
Verbindung 142[201]
Me Me
Me
Me NHTs
142
Zu einer Lösung des Amins 141 (900 mg, 6.37 mmol, 1.00 Äq.) und Pyri-din (1.56 mL, 1.51 g, 19.1 mmol, 3.00 Äq.) in DCM (15 mL) wird p-TsCl (1.34 g, 7.01 mmol, 1.10 Äq.) gegeben und die Mischung wird 2 h bei Raum-temperatur gerührt. Es wird H2O (15 mL) zugegeben und die Lösung wird mit DCM (3 ×15 mL) extrahiert. Die org. Phasen werden mit 1 mHCl (2 × 15 mL) und ges. wässr.
NaCl-Lösung (30 mL) gewaschen, über Na2SO4 getrocknet und der Feststoff wird abfiltriert. Das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand wird
säulenchromatogra-phisch an Kieselgel gereinigt (n-Pentan/EtOAc, 3:1). Die Zielverbindung wird als weißer Feststoff (1.47 g, 4.98 mmol, 78%) erhalten.
DC: Rƒ = 0.43 (n-Pentan/EtOAc, 3:1);Smp.:64-66 ℃;IR (ATR):ν˜ = 3285, 2963, 2924, 1451, 1324, 1158, 1094, 1069, 845, 813, 661, 551 cm-1;1H-NMR (500 MHz, CDCl3):δ (ppm) = 0.81 (s, 6 H), 1.52 (d,J = 1.3 Hz, 3 H), 1.64 (d,J = 1.3 Hz, 3 H), 1.84 (d,J = 7.6 Hz, 2 H), 2.40 (s, 3 H), 2.65 (d, J = 6.7 Hz, 2 H), 4.62 (t, J = 6.7 Hz, 1 H), 5.01 (m, 1 H), 7.28 (d,J = 8.3 Hz, 2 H), 7.72 (d, J = 8.3 Hz, 2 H); 13C-NMR (126 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 17.8, 21.5, 24.8, 26.0, 34.8, 37.8, 53.0, 119.7, 127.1, 129.6, 134.0, 137.0, 143.2; HR-MS (ESI): [C16H26NO2S]+ ([M + H]+): gem.: 296.1686; ber.: 296.1679.
5.3.2 Optimierung der Reaktionsbedingungen
Zu einer Lsg. von (E)-Hex-3-ensäurebenzylester (102 mg, 500µmol, 1.00 Äq.) in einer Mischung des entsprechenden Lösungsmittels mit AcOH (0.1m) unter einer Luftatmosphäre werden (PhSe)2und der Photokatalysator 134 gegeben. Die resultierende Mischung wird bei Raumtemperatur kräftig gerührt (750 rpm) und für 16 h beiλ= 465 nm bestrahlt. Das Lösungsmittel wird unter verminder-tem Druck entfernt und die Ausbeute mittels1H-NMR-Spektroskopie mit 1,3,5-Trimethoxybenzol als interner Standard bestimmt.
Me OPh
O Me OR
O 10 Mol-% (PhSe)2
5 Mol-% PyrOMe Lösungsmittel (0.1 M) 465 nm, 23 °C, Luft
Schema 5.1: Optimierung des Nukleophils für die intermolekluare Acyloxylierung.
Tabelle 5.5: Optimierung des Lösungsmittels für die intermolekulare Acyloxylierung mittels dualer Photoredox-/Selen-π-Säure-Katalyse.a,[307]
Eintrag Lösungsmittel Ausbeute [%]b
1 AcOH 52
a500µmol des Edukts150awurden verwendet;bbestimmt mittels1H-NMR Spektrosko-pie mit 1,3,5-Trimethoxybenzol als internem Standard; DCE = 1,2-Dichlorethan.
Tabelle 5.6:Optimierung des Lösungsmittelverhältnisses, der Katalysatorbeladungen und der Konzentration für die intermolekulare Acyloxylierung mittels dualer Photoredox-/Selen-π-Säure-Katalyse.a
Et OBn
O
x Mol-% (PhSe)2 y Mol-% PyrOMe MeCN (z vol%, 0.1 M)
465 nm, Luft, 23 °C, 16 h Et OBn O O
O ( ) Me
Me OH
+ O
150a 151a
134 146a
Eintrag MeCN/AcOH (PhSe2) [x Mol-%] PyrOMe [y Mol-%] Ausbeute [%]b
1 1:1 10 5 83
2 3:2 10 5 >95
3 7:3 10 5 72
4 4:1 10 5 61
5 9:1 10 5 50
6 19:1 10 5 26
7 3:2 10 2.5 76
8 3:2 10 1 69
9 3:2 10 0.5 58
10 3:2 5 5 52
11 3:2 2.5 5 55
12 3:2 1 5 14
13c 3:2 10 5 >95
14d 3:2 10 5 89
15 3:2 10 0 0
16 3:2 0 5 0
17e 3:2 10 5 0
18f 3:2 10 5 Spuren
a500µmol des Edukts150a wurden verwendet;bbestimmt mittels1H-NMR Spektroskopie mit 1,3,5-Trimethoxybenzol als internem Standard;c0.2m;d0.5m;eunter Lichtausschluss;funter einer Argon-Atmosphäre in entgastem Lösungsmittel.
Tabelle 5.7: Minimierung der Schenck-En-Nebenprodukte durch Variation der Photokatalysator-konzentration.a
Et OBn
O Me OH
O 10 Mol-% (PhSe)2 x Mol-% PyrOMe MeCN (0.1 M), 465 nm
23 °C, O2, 16 h Et OBn
O O
O
Me Et OBn
O OOH
Et OBn
O O
+ ( ) + +
5.0 Äq.
150a 146a 151a 152 153
134
Eintrag PyrOMe [x Mol-%] Umsatz [%] 151a:152:153b
1 5 100 1.0:1.1:0.4
2 2.5 100 1.0:1.2:0.4
3 1 100 1.0:1.1:0.3
4 0.5 100 1.0:0.8:0.2
5 0.1 100 1.0:0.7:0.1
6 0.05 ca. 30 1.0:0.8:0.1
a500µmol des Edukts150awurden verwendet;bbestimmt mittels1H-NMR Spektroskopie durch Integrati-on charakteristischer Signale.
Et OBn
O Me OH
O 10 Mol-% (PhSe)2 0.5 Mol-% PyrOMe MeCN (0.1 M), 465 nm 23 °C, O2, MS 4Å, 16 h 32%
Et OBn
O O
O
Me Et OBn
O OOH
Et OBn
O O
+ ( ) + +
5.0 Äq. 1.0 : 0.1 : 0.07
150a 146a 151a 152 153
134
(5.4)
5.3.2.1 Versuche zur chemischen Deaktivierung von 1O2
Zur Überprüfung der erfolgreichen Quenchung von 1O2 durch den Quencher 157, wurden Verbin-dung 157 (96.1 mg, 1.00 mmol, 1.00 Äq.) und der Photokatalysator 134 (24.3 mg, 50.0 µmol, 0.05 Äq.) in MeCN-d3 (10 mL) gelöst und bei Raumtemperatur bei λ = 465 nm bestrahlt. Die verbliebene Menge des Quenchers157 und die Menge des gebildeten Diketons159 wurde mittels
1H-NMR-Spektroskopie mit 1,1,2,2-Tetrachlorethan als interner über einen Zeitraum von 270 min.
ermittelt (Abbildung 5.5).
5 Mol-% PyrOMe MeCN (0.1 M)
465 nm, Luft, 23 °C, 4.5 h ( )
O Me
Me Me
O Me
O
157 159
134
0 50 100 150 200 250 3>>
>
2>
?>
@>
A >
1>>
reBaDivEr FGDeiBHJ]
LeM NOQM n]
157 159
Abbildung 5.5:Zeitliche Umwandlung des Quenchers157in das Diketon159durch1O2.
Zur Testung auf erfolgreiche 1O2-Deaktivierung in der Katalyse, wurde zu einer Lsg. von dem Alken 150b (176 mg, 1.00 mmol, 1.00 Äq.), (PhSe)2 (31.2 mg, 100 µmol, 0.10 Äq.) und PyrOMe (134) (24.3 mg, 50.0 µmol, 0.05 Äq.) in MeCN/AcOH (3:2, 5 mL) der entsprechende Quencher gegeben. Die resultierende Lsg. wurde 16 h bei Raumtemperatur unter Bestrahlung bei λ= 465 nm gerührt. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt und die Ausbeute wurde mittels 1H-NMR-Spektroskopie mit 1,3,5-Trimethoxybenzol als interner Standard bestimmt (Tabelle 5.8).
Tabelle 5.8:Versuche zur chemischen Deaktivierung von1O2in der Katalyse durch den Einsatz der Quencher 157,160und161.a
Et
10 Mol-% (PhSe)2
5 Mol-% PyrOMe Quencher
MeCN (0.1 M), 465 nm Luft, 23 °C, 16 h
Et ( ) OAc
Me OH
O OPh
O
OPh O +
150b 151b
134
146a
Eintrag Quencher Äq. Quencher Äq. AcOH Ausbeute [%]b
1 157 0.5 2 k.R.
2 157 1 2 k.R.
3 157 2 2 k.R.
4 157 3 2 k.R.
5 157 1 10 k.R.
6 160 1 10 k.R.
7 161 1 10 k.R.
a1.00 mmol des Edukts150bwurden verwendet;bbestimmt mittels1H-NMR Spektroskopie mit 1,3,5-Trimethoxybenzol als internem Standard.