Heterocyclen; Mono-Arylierung; C-H-Aktivierung; Piperidin; Katalysator; Ruthenium; Amine; dirigierende Gruppe
de
heterocycles; mono-arylation; C-H activation; piperidine; catalyst; ruthenium; amines; directing group
en
Abstract:
Das Ziel dieser Arbeit war es, ein Protokoll zur Mono-Arylierung in alpha-Stellung gesättigter, cyclischer Amine mittels selektiver, übergangsmetallkatalysierter C-H-Aktivierung zu entwickeln. Außerdem sollte die Bandbreite der Reaktion gezeigt werden.<br />Dafür wurde eine Vielzahl an unterschiedlichen gesättigten, cyclischen Aminen synthetisiert, die mit 3-(Trifluoromethyl)pyridin als dirigierender Gruppe versehen waren. Diese wurden mittels C-H-Aktivierung selektiv in alpha-Stellung zum Stickstoff mono-aryliert.<br />Die Ausbeuten dieser Reaktion konnten in einem aufwendigen Screening verbessert werden.<br />Bis-Arylierung tritt aufgrund einer geringen Energie-Barriere der Rotation des Pyridinringes um die C-N-Bindung auf. Nach Komplexierung des Katalysators am Stickstoffatom des Pyridinringes ermöglicht diese freie Rotation Insertion des Katalysators in beide C-H-Bindungen. Aus diesem Grund wurde ein großer Rest, die Trifluoromethyl-Gruppe, in 3-Stellung des Pyridinringes eingebaut. Diese Gruppe soll eine freie Rotation verhindern und dadurch auch einen zweiten Arylierungsschritt. Die besten Resultate für die selektive Mono-Arylierung konnten für Piperidin erzielt werden. Für diese Reaktion konnte eine Vielzahl an unterschiedlichen Arylboronsäureestern eingesetzt werden. Für substituierte Piperidine verschlechterte sich die Ausbeute und fiel noch weiter für alle anderen gesättigten Amine, mit der Ausnahme von Pyrrolidin. In diesem Fall führte die andere Ringgeometrie aber auch zu Bis-Arylierung.<br />Für die Abspaltung der dirigierenden Gruppe wurde ein modifiziertes Protokoll entwickelt, das in einer guten Ausbeute resultierte.<br />
de
The aim of this thesis was to develop a protocol for the mono-arylation of saturated cyclic amines in alpha-position by selective transition metal-catalyzed C-H activation and to demonstrate the scope of the reaction.<br />Therefore, a number of different saturated cyclic amines, equipped with 3-(trifluoromethyl)pyridine as a directing group, were synthesized.<br />In a C-H activation reaction, for which the yield could be increased after an elaborate condition screening, those saturated cyclic amines were selectively mono arylated in alpha-position of the nitrogen.<br />Bis-arylation occurs due to a low energy barrier for rotation of pyridine around the C-N bond. Free rotation therefore allows the insertion of the catalyst into both C-H bonds after complexation of the catalyst to the nitrogen of pyridine. For this reason the trifluoromethyl group was installed as a bulky group in 3-position of pyridine. This should avoid free rotation and subsequently the second arylation step.<br />The best results for the selective mono-arylation could be obtained for piperidine. A number of different arylboronate esters were accepted in this reaction. For substituted piperidines the yields decreased and further dropped for all other saturated amines, with the exception of pyrrolidine. In this case, however, the different ring geometry led to some bis-arylation. For the cleavage of the directing group a modified protocol was developed resulting in good yield.
