| dc.description.abstract | Målet med dette masterprosjektet var å syntetisere aksialt kirale NHC-preligander med et
benzimidazol-naftyl rammeverk, og koordinere disse til gull(I) og gull(III), etterfulgt av katalytisk testing av gullkompleksene. Trifluormetylering av kommersielt tilgjengelig metyl-1-
hydroksi-2-naftoat med Tf2O under basiske betingelser ga trifluormetansulfonat 2 (99%). En
Buchwald-Hartwig krysskobling av 2 med 2-nitroanilin produserte koblingsprodukt 4 (96%).
Reduksjon av nitrogruppen til 4 ved bruk av jernpulver og syre resulterte i anilin 5 (97%).
Neste trinn besto av en sykliseringsreaksjon med trimetyl ortoformat og katalytiske mengder
av triflinsyre, noe som ga imidazol 6 (87%).
En kondensasjonsreaksjon mellom den kirale aminoalkoholen 7 med imidazol 6 ga amid 8
(64%). Amid 8 ble ytterligere reagert med sulfinylklorid for å danne et syreklorid in situ, og
påfølgende tilsetning av natriumhydroksid førte til dannelsen av de diasteromeriske oksazolinene (Sa,S)-9 (41%) og (Ra,S)-9 (43%). De to diastereomerene ble separert ved hjelp av kolonnekromatografi. Til slutt, de to aksialt kirale NHC-oksazolin preligandene (Sa,S)-10 og (Ra,S)-10 ble oppnådd i kvantitative utbytter ved N-alkylering med metyljodid i CH3CN.
Deprotonering av imidazoliumjodid (Sa,S)-10 og (Ra,S)-10 med en svak base og in situ koordinering med Me2SAuCl ga de NHC ligerte gull(I)kompleksene (Sa,S)-11 (91%) og (Ra,S)-11 (82%). På grunn av ustabiliteten til gull(I)kompleks (Ra,S)-11 var det ikke mulig å prøve
å oksidere komplekset til det tilsvarende gull(III)komplekset. Oksidering av gull(I)kompleks
(Sa,S)-11 med PhICl2 og halidabstraksjon med AgSbF6 resulterte ikke i det ønskede NHC-oksazolin chelaterte gull(III)komplekset (Sa,S)-12.
På grunn av mistanker om at oksazolinringen var roten til mange av komplikasjonene i syntesen av gull(III)kompleks (Sa,S),-12 ble amid 8 direkte alkylert ved bruk av metyljodid, noe som resulterte i en diastereomerisk blanding av benzimidazolium salt 13 (93%). Deprotonering og in situ koordinering til gull ga NHC-gull(I) kompleksene (Sa,S)-14 (29%) og (Ra,S)-14 (22%). Gjennom en oksidasjonsreaksjon med PhICl2 ble NHC-gull(III) kompleks (Sa,S)-15 (41%) dannet. Dessverre var det ikke mulig å isolere NHC-gull(III) kompleks (Ra,S)-15.
Det ble gjennomført flere forsøk for å syntetisere nye NHC-preligander med N-naftyl rammeverket gjennom en kondensasjon av kirale aminer med imidazol 6. Beklageligvis var det ingen av de valgte synteseveiene som ga de ønskelige amidene 8b,8c.
Siste del av prosjektet besto av å anvende de syntetiserte gullkompleksene, gull(I) NHC-oksazolin kompleks (Sa,S)-11, gull(I) NHC-kompleksene (Sa,S)-14 og (Ra,S)-14, og til slutt
gull(III) NHC-kompleks (Sa,S)-15, i en katalysereaksjon for å utforske gullkompleksenes reaktivitet og evne til å medføre enantioselektivitet. Den katalytiske evnen ble testet i syklopropaneringsreaksjonen av propargylester 16 med styren 17, som ga syklopropaneringsproduktet 18 i 50-91% utbytte. Gull(I) NHC-oksazolin kompleks (Sa,S)-11 var ikke en passende katalyst for å danne 18, men alle de andre gullkompleksene var katalytiske aktive og transisomeren av 18 var det dominerende produktet for samtlige gullkatalysatorer. Enantioselektivitet av syklopropaneringsproduktene trans-18 katalysert av gullkompleksene (Sa,S)-14, (Ra,S)-14 og (Ra,S)-15 ble testet med kiral HPLC, men det var ikke tegn til noe enantiomerisk overskudd i produktene. | |
| dc.description.abstract | The goal of this master project was to synthesize axially chiral NHC-preligands with a benzimidazole-naphthyl framework, and coordinate them to gold(I) and gold(III), along with catalytic testing of the obtained complexes. Trifluoromethylation of commercially available methyl 1-hydroxy-2-naphthoate 1 with Tf2O under basic conditions gives the trifluoromethanesulfonate 2 (99%). A Buchwald-Hartwig cross-coupling between 2 with 2-nitroaniline yielded coupling product 4 (96%), which was followed by reducing the nitro group of 4 with iron powder in the presence of acid, affording aniline 5 (97%). Next, through a cyclization reaction with trimethyl orthoformate in the presence of catalytic amounts of triflic acid, imidazole 6 (87%) was obtained.
A condensation of the chiral amino alcohol 7 with imidazole 6 gives amide 8 (64%), which was further reacted with thionyl chloride to form an acid chloride in situ. Subsequent addition of sodium hydroxide gave the diastereomeric oxazolines (Sa,S)-9 (41%) and (Ra,S)-9 (43%). The two diastereomers were separated by column chromatography. Finally, the two axially chiral NHC-oxazoline preligands (Sa,S)-10 and (Ra,S)-10 were obtained in quantitative yields by N-alkylation with methyl iodide in CH3CN. Deprotonation of imidazolium iodides (Sa,S)-10 and (Ra,S)-10 with a weak base and in situ coordination with Me2SAuCl gave the NHC ligated gold(I) complexes (Sa,S)-11 (91%) and (Ra,S)-11 (82%). Due to the instability of the gold(I) complex (Ra,S)-11, it was not possible to attempt to oxidize it to the corresponding gold(III) complex. Oxidation of gold(I) complex (Sa,S)-11 with PhICl2 and halide abstraction with AgSbF6 did not yield the desired NHC-oxazoline chelated gold(III) complex (Sa,S)-12.
Due to the suspicion that the oxazoline ring was the root of the complications in regards to
synthesizing gold(III) complex (Sa,S),-12, amide 8 was directly alkylated with methyl iodide,
and benzimidazolium salt 13 was obtained as a diastereomeric mixture (93%). Deprotonation and in situ coordination to gold yielded gold(I)-NHC complexes (Sa,S)-14 (29%) and (Ra,S)-14 (22%). Finally, oxidation by PhICl2 gave gold(III)-NHC complex (Sa,S)-15 (41%). Unfortunately, it was beyond the bounds of possibility to isolate (Ra,S)-15.
Attempts were made to synthesize new NHC preligands with an N-naphthyl framework by
condensation of chiral amines with imidazole 6. However, none of the chosen synthetic routes yielded the desired amides 8b,8c.
The last part of the project was to apply the obtained gold complexes, gold(I) NHC-oxazoline
complex (Sa,S)-11, gold(I) NHC-complexes (Sa,S)-14 and (Ra,S)-14, and gold(III) NHC-complex (Sa,S)-15, in catalysis to explore their reactivity and their ability to induce enantioselectivity. The gold complexes were tested in a cyclopropanation reaction of propargyl ester 16 with styrene 17, affording cyclopropanation product 18 in 50-91% yield. Gold(I) NHC-oxazoline complex (Sa,S)-11 was not a suitable catalyst to give 18, but all the other gold complexes predominantly yielded the trans-isomer of 18. The enantioselectivity of the cyclopropanation reaction catalyzed by (Sa,S)-14, (Ra,S)-14, and (Ra,S)-15 were tested by chiral HPLC, but none of the trans-18 products showed any enantiomeric excess. | |