| note
| - This thesis describes the coordination chemistry and catalytic applications of the 1,1,1-tris(oxazolinyl)ethane (“trisox”) family of ligands. The studies described herein are primarily concerned with the effect of the threefold rotational symmetry of the ligands, as well as the role of the third oxazoline arm in catalytic reactions in which there are intermediates that possess a bidentate coordination of the trisox ligand. The syntheses of highly symmetrical chiral 1,1,1-tris(oxazolinyl)ethane ligands bearing phenyl, benzyl or indanyl substituents, and of mixed bis- and trisoxazolines is described. The isomerisation of the 2-bromooxazolines was observed, in which the thermally induced rearrangement generates the corresponding α-bromo-isocyanate derivatives. Reaction of the latter with phenylethylamine led selectively to the N-cyclised aziridines or to the O-cyclised 2-aminooxazolines, depending on the reaction conditions. The coordination chemistry of the trisoxazoline ligands with palladium is then described. Palladium(II) chloride and allyl complexes and a number of palladium(0) complexes were successfully synthesised. The dynamic behaviour of these complexes in solution was studied and activation parameters were determined for the exchange of the oxazoline moieties. The systematic comparison of the catalytic efficiency of trisox- and bisox-palladium systems in allylic substitution is described. It was demonstrated that the trisoxazoline-based complexes are superior catalysts in direct comparison to the corresponding bisoxazoline-based catalysts. The study showed that the additional donor function appears to play a role in the product/substrate exchange step as well as in the initial generation of the active catalyst. Finally, the exploitation of the dynamic coordination of the trisoxazolines to copper(II) in two copper-catalysed asymmetric reactions is described. It has been shown that C3-symmetric trisoxazolines form highly efficient enantioselective copper(II) Lewis acid catalysts, in which their success is based on the concept of a stereoelectronic hemilability of the divalent copper. In a direct comparison with the analogous bisoxazoline systems, the trisox/copper catalysts have proven to be more efficient in an enantioselective Mannich reaction as well as an enantioselective a-amination of prochiral b-ketoesters in presence of low catalyst loadings. To conclude the implications of the use of chiral tridentate podands in stereoselective catalysis compared to the more established bidentate chelates have been highlighted.
- Diese Arbeit beschreibt die Koordinationschemie und die katalytische Anwendung der Familie der 1,1,1-Tris(oxazalinyl)-ethanliganden („Trisox“). Die hier beschriebenen Untersuchungen behandeln in erster Linie den Einfluß der dreizähligen Rotationssymmetrie der Liganden sowie die Rolle des dritten Oxazolinarms in katalytischen Reaktionen, deren Intermediate einen bidentaten Koordinationsmodus des Trisoxliganden beinhalten. Zu Beginn wird die Synthese hochsymmetrischer chiraler 1,1,1-Tris- (oxazalinyl)ethanliganden, die Phenyl-, Benzyl- oder Indanylsubstituenten tragen, sowie nichtsymmetrischer Bis- und Trisoxazoline beschrieben, die gemischte Substituenten an der 4-Position des Oxazolins tragen. Bei den bromierten Monooxazolin-Zwischenstufen wurde eine Isomerisierung beobachtet, bei der durch thermisch induzierte Umlagerung aus den 2-Bromoxazolinen die korrespondierenden a-Bromo-isocyanat-Derivate entstehen. Diese reagieren mit Phenylethylamin in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen selektiv entweder zu den N-zyklisierten Aziridinen oder den O-zyklisierten 2-Aminooxazolinen. Anschließend wird die Koordinationschemie der Trisoxazolinliganden mit Palladium beschrieben. Es konnten erfolgreich Palladium(II)chlorid- und -allyl-Komplexe und Palladium(0)-Komplexe synthetisiert werden. Im Zuge der Untersuchung des dynamischen Verhaltens dieser Komplexe in Lösung wurden die Aktivierungsparameter des Austauschs der Oxazolinreste bestimmt. Ein sys-tematischer Vergleich der katalytischen Effizienz von Trisoxund Bisox-Palladium-Systemen zeigte, daß die Trisox-basierten Komplexe den jeweils korrespondierenden Bisox-Systemen überlegen sind. Die zusätzliche Donorfunktion des dritten Oxazolinarms scheint eine wichtige Rolle beim Produkt-Substrat-Austausch und der Bildung der aktiven Katalysatorspezies zu spielen. Abschließend werden zwei kupferkatalysierte Katalysen beschrieben, bei denen die dynamische Koordination der Trisoxazoline an Kupfer(II) ausgenutzt wird. Es konnte gezeigt werden, daß C3-symmetrische Trisoxazoline hocheffiziente Kupfer(II)-Komplexe für die enantioselektive Lewissäurekatalyse bilden, deren Aktivität auf der Hemilabilität des divalenten Kupfers basiert. Im direkten Vergleich mit den analogen Bisoxazolinsystemen erwiesen sich die Trisox/Kupfer-Katalysatoren insbesondere bei niedrigen Katalysatorbeladungen als effizienter in der enantioselektiven Mannich-Reaktion und der enantioselektiven a-Aminierung prochiraler b-Ketoester. Zusätzlich wurden die Auswirkungen der Nutzung chiraler tridentater Podanden im Vergleich zu den besser etablierten bidentaten Bisox-Chelatliganden untersucht.
- Le but de ce travail a été de concevoir de nouveaux ligands trisoxazolines de haute symétrie et de déterminer leur intérêt par rapport aux ligands de symétrie C2 bien établis dans la littérature. Une étude directe de l’influence de la symétrie C3 en catalyse asymétrique par comparaison directe entre des systèmes trisoxazoline/métal et bisoxazoline/métal a donc été effectuée.Dans un premier temps, trois nouvelles trisoxazolines de symétrie C3 ont été synthétisées avec, sur les cycles oxazoline, les substituants chiraux phenyl, benzyl et indanyl. Des bisoxazolines et trisoxazolines à groupements mixtes ont également été obtenues. Il a été démontré que les 2-bromooxazolines, intermédiaires clé de la synthèse des trisox, se réarrangent thermiquement pour donner les dérivés a-bromo-isocyanate correspondants. Ces derniers, après réaction avec la phenylethylamine, génèrent sélectivement des aziridines, produits de N-cyclisation, ou des aminooxazolines, produits de O-cyclisation, selon les conditions réactionnelles employées. La chimie de coordination des trisoxazolines avec le palladium a ensuite été explorée. Des complexes de palladium(II) et de palladium(0) ont été synthétisés. Il a été montré que ces ligands présentent un mode de coordination bidentate en phase solide. En solution, le processus dynamique de ces complexes a été observé et des paramètres d’activation de l’échange fluxionnel du ligand ont pu être déterminés. Une comparaison directe de l’activité et de la sélectivité en catalyse d’alkylation allylique entre quatre couples différents trisoxazoline/bisoxazoline qui se distinguent par le substituant présent sur l’hétérocycle a été effectuée. Il a été constaté que les systèmes tripode/palladium induisent une meilleure énantiosélectivité et sélectivité comparés à leurs analogues bisoxazoline/palladium. Ces dernières observations ont été confirmées avec l’étude de systèmes comportant des bisoxazolines fonctionnalisées avec un bras coordinant. Enfin, la coordination dynamique des trisoxazolines au cuivre(II) a été exploitée dans deux catalyses au cuivre(II). Il a été montré que les trisoxazolines de symétrie C3 associées au cuivre forment des complexes acides de Lewis très efficaces basés le concept d’hémilabité du cuivre(II). Une application de ces catalyseurs en réaction de Mannich et d’a-amination asymétriques a montré qu’un ligand tridentate, limitant la labilité, combiné à la symétrie C3, limitant le nombre d’espèces actives possibles, aboutit donc à un système catalytique supérieur aux systèmes contenant les bisoxazolines correspondantes.
|
![[RDF Data]](/fct/images/sw-rdf-blue.png)
