Definierte alkalimetallorganische Reagenzien: Vom Einfluss der Alkalimetalle Natrium bis Cäsium in der organischen Synthesechemie

Die Alkalimetalle Natrium bis Cäsium bieten gegenüber Lithium einige Vorteile, die vor allem in den letzten zehn Jahren entdeckt und in verschiedensten organischen Transformationen genutzt wurden. Die Studien der vorliegenden Arbeit konnten erweiternde Erkenntnisse über die Chemie der schweren Homologe des Lithiums aufzeigen. In Anlehnung an das Konzept der „Alkali Metal Mediation Chemistry“ gelang es, eine selektive Synthese neuer organometallischer Metallierungsreagenzien in Form von THF-solvatisierten Alkalimetallbenzylverbindungen der Metalle Natrium, Rubidium und Cäsium zu entwickeln und damit die Reihe dieser Verbindungsklasse zu vervollständigen. Diese Reagenzien zeichnen sich durch einen Kompromiss zwischen Reaktivität und Stabilität aus und können als Werkzeug für die Einführung der verschiedenen Alkalimetalle genutzt werden, womit sie eine ernsthafte Alternative zu bisherigen Reagenzien darstellen. Die strukturelle Aufklärung erfolgte durch die Kombination von Einkristallröntgenstrukturanalyse und NMR-Spektroskopie. Im Zuge dessen gelang es erstmals eine isolierte und definierte Benzylcäsiumverbindung im Festkörper zu charakterisieren. Die Anwesenheit verschiedener Alkalimetalle spiegelt sich darüber hinaus in einer veränderten Natur des Anions wider. Die Veränderungen der elektronischen Struktur in Abhängigkeit der Koordinations-umgebung, des Metalls und der Substituenten konnten mit Hilfe von NMR-spektroskopischen Untersuchungen, quantenchemischen Berechnungen und Verfeinerung experimentell bestimmter Elektronendichten evaluiert werden. Im konkreten Fall von Benzylanionen ist ein Zusammenspiel aus Metall- und Substituenteneffekten für das Maß der Ladungsdelokalisation entscheidend. Je größer das Metall und je weniger ladungsstabilisierende Liganden, desto größer ist die beobachtete Delokalisation der negativen Ladung, was sich in geometrischen Deformationen des Anions zeigt. Die Berechnung von NBO-Ladungen, das elektrostatische Potential und erste experimentelle Befunde deuten darauf hin, dass in Folge der Ladungsdelokalisation auch die Regioselektivität in Folgereaktionen mit Elektrophilen beeinflusst werden kann. Um das Verständnis des Einflusses von Alkalimetallen auf Substitutions-reaktionen erweitern zu können, wurden Allylsysteme hinsichtlich ihrer Regio- und Stereochemie in Kombination mit den Alkalimetallen Natrium bis Cäsium untersucht. Dabei konnten zum einen röntgenkristallographische Einblicke in metallierte Intermediate erhalten und zum anderen Abhängigkeiten von Metall, Reagenz und Elektrophil auf die Substitutionsreaktion beobachtet werden. Bei Verwendung eines Natriumalkoholats verringert sich die Stereoselektivität der Produktbildung erheblich, was unter Einsatz der Alkoholate späterer Alkalimetalle nicht der Fall war. Weitere Erkenntnisse über die Rolle der Alkalimetalle Natrium bis Cäsium in der organischen Synthesechemie konnten durch theoretische sowie experimentelle Studien, pharmazeutisch enorm relevanter Phenethylamine, gewonnen werden. Die Untersuchungen verdeutlichten, dass insbesondere die Metalle Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium metallierte Phenethylamine stabilisieren können, während Lithium dies nicht vermag. Quantenchemische Berechnungen zeigten darüber hinaus, dass nicht nur das Metall, sondern auch das Amin sowie die Substituenten eine entscheidende Rolle hinsichtlich der Stabilisierung einnehmen. Durch die Isolierung metallierter Intermediate und ihre strukturelle Aufklärung im Festkörper sowie in Lösung, konnten neben den theoretischen auch experimentelle Einblicke in die Chemie der metallierten Phenethylamine erhalten werden. In diesem Zusammenhang konnten Hydroaminierungsreaktionen und Aminometallierungen, ausgehend von Piperidin und verschiedenen Styrolderivaten, erfolgreich durchgeführt und ein Derivat des Anti-depressivums Venlafaxin dargestellt werden. Des Weiteren konnte die problematische Polymerisation von Styrol durch den Einsatz von Benzylmethylamin gehemmt werden. Neben neuen alkalimetallorganischen Reagenzien und Untersuchungen zum Metalleffekt der Alkalimetalle auf die Natur des Anions sowie auf organische Transformationen sollten auch etablierte Reagenzien zur Einführung von Alkalimetallen in einem neuen Blickwinkel betrachtet werden. Dahingehend wurde die Verwendung von Methyl-tert-butylether (MTBE) als Solvens für die Lochmann-Schlosser-Base und sein Einfluss auf Struktur und Reaktivität untersucht. Im Vergleich zu THF oder Diethylether zeichnet sich MTBE vor allem durch seinen größeren sterischen Anspruch und eine höhere Stabilität gegenüber superbasischen Systemen aus. Während MTBE-solvatisierte metallorganische Verbindungen kleinere oder ungewöhnliche Strukturmotive ausbilden, zeigen reine und gemischte Alkoholate die gleichen Strukturmotive wie bei Verwendung der anderen Ether auf. Darüber hinaus demonstrierten experimentelle Untersuchungen einen signifikanten Einfluss von MTBE auf die Metallierung und anschließende Substitution von zwei Testsubstraten. Parallele Untersuchungen in THF führten außerdem zur Isolierung und Charakterisierung einer reaktiven Spezies einer aminomethylferrocen-basierten Lochmann-Schlosser-Base. Diese konnte, aufgrund der Planarchiralität, enantiomerenrein dargestellt werden und bietet somit das Potential für stereoselektive Deprotonierungen. Zudem lieferte die strukturelle Besonderheit eines überbrückenden THF-Moleküls einen Erklärungsansatz für die Wechselwirkung der reaktiven Spezies mit Substraten, was ebenfalls auf andere Metallierungsreagenzien übertragen werden konnte. Das Spektrum der erhaltenen Ergebnisse dieser Arbeit zeigt, inwieweit die Alkalimetalle Natrium bis Cäsium eine bedeutende Rolle in der organischen Synthese einnehmen und Lithium in der Metallorganik ergänzen könne

THF-solvated heavy alkali metal benzyl compounds (Na, Rb, Cs): defined deprotonation reagents for alkali metal mediation chemistry

The incorporation of heavy alkali metals into substrates is both challenging and essential for many reactions. Here, we report the formation of THF-solvated alkali metal benzyl compounds [PhCH2M ⋅ (thf)n] (M=Na, Rb, Cs). The synthesis was carried out by deprotonation of toluene with the bimetallic mixture n-butyllithium/alkali metal tert-butoxide and selective crystallization from THF of the defined benzyl compounds. Insights into the molecular structure in the solid as well as in solution state are gained by single crystal X-ray experiments and NMR spectroscopic studies. The compounds could be successfully used as alkali metal mediating reagents. The example of caesium showed the convenient use by deprotonating acidic C−H as well as N−H compounds to gain insight into the aminometalation using these reagents

Influence of lithium coordinating additives on the structure of phenyldimethylsilyllithium

The synthesis and structural investigation of two dimethylphenylsilyllithium adducts with coordinating nitrogen donors quinuclidine and 1,3,5-tri-tert-butylhexahydro-1,3,5-triazine (tbtac) are presented. The structures show a comparatively long Si−Li distance and one amongst the shortest in monomeric silyllithiums reported so far, respectively. The structural investigations shed light on the influence of the donating additive for the lithium center on the structure of silyllithium compounds

Crystal structure and quantum-chemical calculations of a tri­methyl­aluminium–THF adduct

The title compound, trimeth­yl(tetra­hydro­furan-κO)aluminium(III), [Al(CH3)3(C4H8O)], is an addition product of tri­methyl­aluminium and tetra­hydro­furan (THF). Instead of a dimeric structure, which is very common for these types of compounds, a monomeric mol­ecular structure is observed. The C—Al—C angles in the mol­ecule are very different from the C—Al—C angles found in dimeric mol­ecular structures, leading to a different symmetry around the AlIII atom. The reasons for these differences are discussed

Towards substrate-reagent interaction of Lochmann-Schlosser bases in THF: bridging THF hides potential reaction site of a chiral superbase

The metalation of N,N-dimethylaminomethylferrocene in THF by the superbasic mixture of nBuLi/KOtBu proceeds readily at low temperatures to afford a bimetallic Li2K2 aggregate containing ferrocenyl anions and tert-butoxide. Starting from an enantiomerically enriched ortho-lithiated aminomethylferrocene, an enantiomerically pure superbase can be prepared. The molecular compound exhibits superbasic behavior deprotonating N,N-dimethylbenzylamine in the α-position and is also capable of deprotonating toluene. Quantum chemical calculations provide insight into the role of the bridging THF molecule to the possible substrate–reagent interaction. In addition, a benzylpotassium alkoxide adduct gives a closer look into the corresponding reaction site of the Lochmann–Schlosser base that is reported herein

1,2-Bis(3,5-di­methyl­phen­yl)ethane

The title compound, C18H22, is a coupling product of two metallated mesitylene mol­ecules. The dihedral angle between the aromatic rings is 11.10 (5)° and the Car—Cm—Cm—Car (ar = aromatic and m = methyl­ene) torsion angle is 179.60 (14)°. No directional inter­actions beyond normal van der Waals contacts could be identified in the crystal. To our best knowledge, it is the first known coupling product of metallated mesitylene

From Toxins Targeting Ligand Gated Ion Channels to Therapeutic Molecules

Ligand-gated ion channels (LGIC) play a central role in inter-cellular communication. This key function has two consequences: (i) these receptor channels are major targets for drug discovery because of their potential involvement in numerous human brain diseases; (ii) they are often found to be the target of plant and animal toxins. Together this makes toxin/receptor interactions important to drug discovery projects. Therefore, toxins acting on LGIC are presented and their current/potential therapeutic uses highlighted

Synthesis of Tris(arylphosphite)-ligated Cobalt(0) Complexes [Co2(CO)6{P(OAr)3}2], and their Reactivity towards Phenylacetylene and Diphenylacetylene

International audienceThe dinuclear complexes [Co2(CO)6{P(OAr)3}2] (1a, Ar = Ph; 1b, Ar = o-Tol) were prepared and reacted with PhC≡CH and PhC≡CPh to yield dimetallatetrahedranes [{(ArO)3P}(OC)2Co-Co(μ-RC≡CPh)(CO)2{P(OAr)3}] (3a, Ar = Ph, R = H; 3b, Ar = o-Tol, R = H; 3c, Ar = Ph, R = Ph; 3d, Ar = o-Tol, R = Ph). The main reaction of diphenylacetylene was accompanied by a side reaction, leading to the dissociation of a P(OAr)3 ligand for the formation of mono(phosphite) complexes [{(ArO)3P}(OC)2Co-Co(μ-PhC≡CPh)(CO)3] (2b, R = Ph; 2d, R = o-Tol). The crystal structures of 1b, 3a, and 3d were determined along with that of the mono(phosphite) complex [{(PhO)3P}(OC)2Co-Co(μ-PhC≡CPh)(CO)3] 2b

Crystal structure of dicarbonyl[μ 2 -methylenebis(diphenylphosphane)-κ 2 P : P ′][μ 2 -2-(2,4,5-trimethylphenyl)-3-oxoprop-1-ene-1,3-diyl](triphenylphosphane-κ P )ironplatinum( Fe — Pt )–dichloromethane–toluene (1/1/2), [(OC) 2 Fe(μ-dppm)(μ-C(=O)C(2,4,5-C 6 H 2 Me 3 )=CH)Pt(PPh 3 )]

International audienc

2,2’-Ethylenebis(1,3-dithiane) as polydentate m2-, m4- and m5-assembling ligand for the construction of sulphur-rich Cu(I), Hg(II) and heterometallic Cu(I)/Hg(II) coordination polymers featuring uncommon network architectures

International audienceWith the aim to elaborate novel and inexpensive sulphur-rich materials featuring unusual network architectures, the coordination chemistry of the tetradentate thiaheterocycle 1,2-di(1,3-dithian-2-yl)ethane L1 ligand toward CuX and HgX2 salts was investigated. When L1 is reacted with CuI in a 1:1 ratio, a two-dimensional CP [{Cu(μ2-I)2Cu}(μ2-L1)]n (CP1) is formed, in which two out of four S atoms of L1 remain non-coordinated. Upon treatment of L1 with CuI in a 1:2 ratio, [{Cu(μ2-I)2Cu}(μ4-L1)]n (CP2) is obtained, in which each S atom of L1 coordinates to one copper centre forming a 2D layer. Raising the ligand-to-CuI ratio to 1:4 affords the 2D material [{Cu(μ4-I)(μ2-I)Cu}2(μ4-L1)]n (CP3), in which [Cu(μ4-I)(μ2-I)Cu]n ribbons are interconnected through μ4-bridging L1 ligands. Upon reaction of L1 with CuBr in a 1:2 ratio, a 2D CP [{Cu(μ2-Br)}2(μ2-L1)(μ4-L1)0.5]n (CP4) is formed at room temperature and a 2D CP [{Cu(μ2-Br)}2(μ4-L1)]n (CP5) is obtained in refluxing propionitrile. In CP4 and CP5 Cu atoms are bridged by a single μ2-Br ligand giving rise to [Cu(μ2-Br)Cu]n ribbons but CP4 differs from CP5 from the metal to ligand ratio and the presence of non-coordinated S atoms. Employing a 1:3 ratio, a 1D ribbon [{Cu(μ2-Br)}3(MeCN)(μ4-L1)]n (CP6) is generated, that contains both tetrahedral and trigonal copper atoms. CP6 also presents two different L1 ligands that differ by the coordination mode of the sulphur atoms (S acting as 2 or as 4 electron-donor). With CuCl, a 2D network [{Cu(μ2-Cl)2Cu}(μ4-L1)]n (CP7) is generated. L1 coordinates also on HgX2 salts to yield CPs whose architecture depends on the ligand-to-metal ratio. The meander-shaped 1D CP [(HgI2)(μ2-L1)]n (CP8) and the linear 1D ribbons of CP9 and CP12 [(HgX2)(μ2-L1)]n (X = Br, Cl) result from treatment with L1 in a 1:1 ratio. In the case of HgBr2, using a 2:1 metal-to-ligand ratio, 1D polymeric [{BrHg(μ2-Br)2HgBr}(μ2-L1)] (CP10) is produced. HgI2 and HgBr2 have also been reacted with 2-methyl-1,3-dithiane L2 yielding the molecular complexes [{IHg(μ2-I)2HgI}(Κ1-L2)2] (D1) and [HgBr2(Κ1-L2)2] (M1). Two heterometallic 1D materials [{IHg(μ2-I)2HgI(μ2-I)2{Cu(RCN)2}2(μ2-L1)]n (CP13) and (CP14) result from treatment of CP1 with HgI2 in MeCN or EtCN. Performing the reaction of CP1 with HgBr2 in acetonitrile produces the zwitterionic 2D material [Cu(MeCN)}(HgIBr2)(μ2-L1)1.5]n (CP15)