Titankatalysierte Hydroaminoalkylierung von Alkenen durch C‐H‐Aktivierung an sp³‐Zentren in der α‐Position zum Stickstoffatom

Abstract

Hydroaminierungen von Alkinen und Alkenen [1] haben in den letzten Jahren erhebliche Aufmerksamkeit erhalten, da beide Verfahren einen atomökonomischen, einstufigen Zugang zu stickstoffhaltigen Molekülen eröffnen. Neben anderen Metallkatalysatoren [1] kamen für die genannten Reaktionen auch unterschiedlichste Ti-Katalysatoren zum Einsatz.[ [4d] Die hierfür erforderliche katalytische C-H-Aktivierung [5] am sp 3 -Zentrum in der aPosition zur primären Aminogruppe (die zuvor nie für Tikatalysierte Hydroaminierungen beschrieben wurde [6] ) ist, falls eine selektive Reaktionsführung gelingt, eine äußerst interessante chemische Transformation, denn sie würde eine direkte, 100 % atomökonomische Umwandlung einfacher Amine in komplexere Produkte unter C-C-Bindungsbildung ermöglichen.Ein Beispiel für eine ähnliche C-H-Aktivierung [5] an sp 3 -Zentren in der a-Position zum N-Atom [7,8] Um die Hydroaminierung zu unterdrücken, die prinzipiell mit der angestrebten C-H-Aktivierung konkurriert, bot sich die Verwendung eines um eine CH 2 -Gruppe verlängerten Substrates -eines 1-Amino-6-heptenderivats -an, da die entsprechende Hydroaminierung dann unter Bildung eines ungünstigen Siebenrings erfolgen müsste, während die über eine C-H-Aktivierung verlaufende Reaktion zum günstigen Sechsring führen würde. Erste Versuche mit 1-Amino-2,2-dimethyl-6-hepten (1, Schema 2) unter Verwendung von 5 Mol-% [Ti(NMe 2 ) 4 ] oder [Ind 2 TiMe 2 ] zeigten aber, dass die Bildung des angestrebten Cyclohexylamins 2 bei 105 8C langsam ist (< 10 % Umsatz (GC) nach 24 h). Erst eine Erhöhung der Reaktionstemperatur (160 8C) und eine Verlän-gerung der Reaktionszeit (72 h) ermöglichten in Gegenwart von [Ti(NMe 2 ) 4 ] die Isolierung des gewünschten C-H-Aktivierungsprodukts nach Überführung in das Tosylamid 3 in 46 % Ausbeute. Bemerkenswert ist, dass bei keiner der Reaktionen die Bildung des Hydroaminierungsproduktes, eines Azepans, beobachtet wurde. Entsprechend ist anzunehmen, dass 1-Amino-6-heptenderivate unter Verwendung von TiKatalysatoren offensichtlich bei hoher Temperatur selektiv zu Cyclohexylaminen umgesetzt werden können, ohne dass vorher eine Blockierung der primären Aminogruppe erforderlich ist.Da sekundäre Amine normalerweise keine Ti-katalysierten Hydroaminierungen eingehen, [3, 4a] ist die Umwandlung der primären in eine sekundäre Aminogruppe eine weitere Möglichkeit, die mit der angestrebten C-H-Aktivierung Schema 1. Bildung eines Cyclopentylamin-Nebenproduktes durch C-HAktivierung bei der Ti-katalysierten Hydroaminierung von Alkenen.[a] Zwei Diastereomere, cis/trans = 4:1. Ts = Toluol-4-sulfonyl.Schema 2. Selektive Bildung eines Cyclohexylaminprodukts aus einem 1-Amino-6-hepten.[a] Zwei Diastereomere, cis/trans = 2:5.

Aminopyridinato‐Titan‐Katalysatoren für die Hydroaminoalkylierung von Alkenen und Styrolen

“…

Professor Ekkehard Winterfeldt zum 80. [2][3][4][5][6] Hierfür eignen sich neben Ru- [2] und Ir-Komplexen [3] hauptsächlich Komplexe der Gruppe 5 Metalle [4] sowie Zr- [5] und Ti-Komplexe, [6] wobei die Verwendung von Ru-und Ir-Katalysatoren bisher auf den Einsatz von Aminen mit einem an das Stickstoffatom gebundenen, dirigierenden 2-Pyridinyl-Substituenten beschränkt ist. [1] Da die hierbei gebildeten a-alkylierten Amine auch industriell von großem Interesse sind, verwundert es nicht, dass bereits einige Katalysatoren identifiziert werden konnten, mit deren Hilfe Hydroaminoalkylierungen von Alkenen durchführbar sind.

…”

[Ind2TiMe2]: ein Katalysator für die Hydroaminomethylierung von Alkenen und Styrolen

“…Bei der Hydroaminoalkylierung von Alkenen wird die a-C-H-Bindung eines primären oder sekundären Amins aktiviert und an eine C-C-Doppelbindung addiert, wodurch die Amine in der a-Position zum N-Atom alkyliert werden. Während hierfür als Katalysatoren zunächst nur einfache Ta-Verbindungen zum Einsatz kamen, [3,4] gelangen kürzlich bereits erste enantioselektiv verlaufende Reaktionen unter Verwendung von Ta-Amidat-Katalysatoren.[5] Eine weitere Klasse von geeigneten Katalysatoren stellen die Komplexe der Gruppe IV dar, [6,7] wobei Zr-Katalysatoren nur für intramolekulare Reaktionen unter Verwendung primärer Aminoalkene eingesetzt wurden. [7] Demgegenüber eignen sich Ti-Katalysatoren wie [Ti(NMe 2 ) 4 ] und [TiBn 4 ] (Bn = Benzyl) sowohl für intra-als auch für intermolekulare Hydroaminoalkylierungen, und sie weisen eine erhöhte katalytische Aktivität auf.…”

“…[7] Demgegenüber eignen sich Ti-Katalysatoren wie [Ti(NMe 2 ) 4 ] und [TiBn 4 ] (Bn = Benzyl) sowohl für intra-als auch für intermolekulare Hydroaminoalkylierungen, und sie weisen eine erhöhte katalytische Aktivität auf. [6] Vergleicht man die bislang verfügbaren Daten über intermolekulare Hydroaminoalkylierungen von 1-Alkenen, so fällt auf, dass bei Verwendung von Ti-Komplexen zwei Regioisomere (verzweigt und linear, Schema 1) erhalten werden, während sich in Gegenwart von Ta-Komplexen ausschließlich das verzweigte Regioisomer bildet. Weiterhin auffällig an allen publizierten Studien zur intermolekularen Hydroaminoalkylierung von Alkenen ist, dass mit Styrolen bislang keine effizienten Umsetzungen beschrieben worden sind.…”

Recent Innovative Strategies for the Synthesis of Amines: From CN Bond Formation to CN Bond Activation

“…Earlier this year, Doye and co-workers elegantly demonstrated that hydroaminoalkylations also proceed in the presence of titanium catalysts! [16] By applying These examples demonstrate nicely that with the aid of catalysis remarkable reaction pathways enable broadening of the possibilities for the synthesis of amines. A key message from this work is that we should not concentrate only on the optimization of known methods and catalysts, but should also more often look for new chemical reactivity.…”