Direkte, Bor-vermittelte N-Funktionalisierung von Nitroverbindungen

• Direct, boron-mediated N-functionalization of nitro compounds

Eckert, Raphael; Niggemann, Meike (Thesis advisor); Patureau, Frédéric (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Kurzfassung

Die direkte Nutzung der Nitrogruppe zur Aminsynthese, als anwendungsfreundlichere und ökonomischere Variante zu klassischen Funktionalisierungsstrategien, hat in den letzten Jahren vermehrt Interesse auf sich gezogen. Die größte Limitierung im Feld besteht im Fehlen einer Übergangsmetall-katalysierten C-N-Kreuzkupplung der Nitrogruppe. Aus diesem Grund konnte bisher keine stereoselektive Einführung des Stickstoffes der Nitrogruppe in ein Kohlenstoffgerüst demonstriert werden. Darüber hinaus wird zumeist ein Nukleophil für die direkten Nitrofunktionalisierungen genutzt. Reduktive Kupplungen mit Elektrophilen sind selten und auf aromatische Nitroverbindungen beschränkt. Schließlich bietet die in dieser Gruppe etablierte diboron-vermittelte elektrophile Aminierung mit Nitrogruppen einen direkten Zugang zu einer Reihe vorher nur schwer zugänglicher Aminoborane, einem interessanten Synthesebaustein für die Aminoborierung von Mehrfachbindungen.Im Zuge dieser Arbeit wurden die oben genannten Ansatzpunkte zur Erweiterung des Feldes der direkten Nitrofunktionalisierung adressiert:1)Es wurde gezeigt, dass die mit dem im AK Niggemann etablierten Protokoll dargestellten Aminoborane direkt für eine Aminoborierung einer Dreifachbindung nutzbar sind. 2)Auf Basis der diboron-vermittelten Funktionalisierung von Nitrogruppen wurde die reduktive Kupplung von Nitroverbindungen mit Alkylhalogeniden um die wichtige Substanzklasse der Nitroaliphaten erweitert. 3)Schließlich wurde die erste Cu-katalysierte Kupplung der Nitrogruppe realisiert. Dabei wurden erstmals Allylnukleophile in einer C-N-Kreuzkupplung genutzt. Die exzellente Selektivität für das am höchsten substituierte C-Atom ist auf ein invertiertes Ligandenfeld im Schlüsselkomplex zurückzuführen. Mit dem entwickelten Protokoll ist zukünftig die Untersuchung einer stereoselektiven Einführung des Stickstoffes der Nitrofunktion in ein Kohlenstoffgerüst möglich. Dabei zeigte sich in der reduktiven Kupplung und der Cu-katalysierten Kreuzkupplung, dass Bor, sowohl in Diboronen als Reduktionsmittel und in Boronsäuren als Substrat, effizient als Stabilisator in den kaskadenartigen Nitrofunktionalisierungen wirken kann. Es trägt so zur Tolerierung bisher nur selten nutzbarer Nitroaliphaten bei. Dies macht insbesondere Boronsäuren zu hervorragenden Kupplungspartnern für zukünftige Weiterentwicklungen.