Ligand-kontrollierte regioselektive Kreuzkupplungsreaktionen an Thiophenen

Die Synthese komplexer Naturstoffe ist eine große Herausforderung in der organischen Chemie. Man braucht viele verschiedene effektive Methoden, um saubere Produkte und hohe Ausbeuten in der Totalsynthese zu erhalten. In der vorliegenden Arbeit sollten aus diesen Gründen neue Synthesemethoden durchgeführt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die regioselektiven palladiumkatalysierten Kupplungsreaktionen an Thiophen-Derivaten erarbeitet.

Die Kupplungsreaktionen finden an der 5-Position von 2,5-Dibrom-3-methylthiophen statt. Bei diesem Substrat ist wegen der Methylgruppe an der 3-Position die sterische Hinderung an der 2-Position bei der Palladium-Insertion größer als an der 5-Position. Die 5-Position wird bevorzugt angegriffen.

Im Gegensatz zu 2,5-Dibrom-3-methylthiophen finden die Kupplungsreaktionen von 2,5-Dibrom-3-thiophencarbonsäuremethylester an der 2-Position statt. Die Methoxycarbonylgruppe koordiniert vermutlich nicht mit Palladium, da es unter den Bedingungen der Sonogashira-Kupplungsreaktion keine Reaktion mit PdCl2 (ohne Ligandzugabe) gibt. In diesem Fall spielt der elektronische Effekt der Methoxycarbonylgruppe eine große Rolle. Sie erhöht die Elektronendifferenz an der 2-Position.

Die Kupplungsreaktionen von 2,5-Dibrom-3-thiophenessigsäuremethylester ergaben ähnliche Ergebnisse wie bei 2,5-Dibrom-3-methylthiophen. Die Methoxycarbonylgruppe koordiniert nicht mit Palladium, sondern sterische Gründe sind bestimmend für die Selektivität.

Außer bei 2,5-Dibrom-3-thiophencarbonsäuremethylester findet die Kupplungsreaktionen bei allen anderen Substraten an der 5-Position statt, d.h. während der Kupplungsreaktionen koordinieren die Methoxycarbonyl- und die Phosphinoxidgruppe nicht mit dem Palladium.

Für die Sonogashira-Kupplungsreaktionen mit verschiedenen Substraten erhält man die monosubstituierten Produkte in einer Ausbeute von 28 bis 83%. Hier ist die niedrigere Ausbeute durch Sauerstoff im System zu erklären, wodurch viele Homokupplungsprodukte als Nebenprodukte entstehen. Für die Negishi-Kupplungsreaktionen an unsymmetrischen 2,5-Dibromthiophen-Derivaten beträgt die Ausbeute 6 bis 49%. Hier liegt die niedrigere Ausbeute daran, dass die erste Stufe, der Lithium-Brom-Austausch, sehr wasserempfindlich ist. Die Ausbeute der Suzuki-Kupplungsreaktionen an 2,5-Dibromthiophen-Derivaten liegt zwischen 0 und 26%.