title: Auxiliarvermittelte Synthese enantiomerenreiner, cyclometallierter Iridium(III)- und Rhodium(III)-Komplexe
title: Auxiliary-Mediated Synthesis of Enantiopure Cyclometalated Iridium(III) and Rhodium(III) Complexes
Creators: name: Helms, Melanie
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Chemistry and allied sciences
Chemie
Chiral Auxiliary
Diastereomere
Rhodium
Iridium
Chemische Synthese , Enantiomere
Chiral-only-at-Metal Complexes
Auxiliar , Chirale Verbindungen
Amino Acids
Aminosäuren

description: Chiral-at-metal complexes are used
      in many areas of modern chemistry. Besides applications in
      chemical biology, particularly the usage as catalysts has
      gained much attention lately. Single enantiomers with high
      enantiopurity are needed for molecular recognition and
      asymmetric catalysis. In order to increase the accessibility
      of enantiopure octahedral cyclometalated chiral-at-metal
      iridium(III) and rhodium(III) complexes, the presented thesis
      focuses on the development of new auxiliary-mediated methods
      for the enantiopure synthesis. A chiral auxiliary is used to
      transform a racemic precursor complex into a diastereomeric
      mixture, which is subsequently separated by achiral standard
      preparative chemistry techniques. By substitution of the
      auxiliary against an achiral ligand under retention of
      configuration, an enantiopure chiral-only-at-metal complex is
      obtained. The first part of the thesis deals with
      iridium(III) complexes. Apart from an optimization of the
      diastereomeric separation by column chromatography using
      (4S)-4-tert-butyl-2-(2-hydroxyphenyl)-4,5-oxazoline as
      auxiliary, methods for the application of l-proline and
      l-α-methylproline are presented. The separation of the
      diastereomers can be achieved by washing, precipitation or
      crystallization. 2,2’-Phenylpyridine, 2-phenylbenzoxazole und
      2-phenylbenzothiazole are used as cyclometalating ligands.
      The yields for the diastereomeric separations are in the
      range of 24–47% with a diastereomeric excess of up to &gt;99%
      for the Lambda-(S)-diastereomers. Furthermore the thermal
      stability of the diastereomeric complexes is analyzed.
      Heating the diastereomeric mixtures results in a
      decomposition of the Delta-(S)-diastereomers leading to an
      accumulation of the Lambda-(S)-diastereomers. The
      substitution of the auxiliaries is achieved by Brønsted acid
      induced labilization of the auxiliary-metal bond under
      retention of configuration. The target complexes are thus
      accessible with enantiomeric excesses of up to &gt;99% ee. In
      the second part of the thesis the usage of
      (tolylsulfonyl)benzamides for the synthesis of rhodium(III)
      complexes is studied. The resulting complexes show a low
      stability against silica gel. The stability can be improved
      by introduction of electron withdrawing substituents at the
      auxiliary, albeit decomposition cannot be suppressed
      completely. Identification of the minor diastereomer signals
      within the 1H NMR spectra was not possible, therefore the
      isomeric excess can only be determined to 54–88% ee upon
      substitution of the auxiliary.
description: Übergangsmetallkomplexe mit
      metallzentrierter Chiralität werden in vielen Bereichen der
      modernen Chemie eingesetzt. Neben Anwendungen in der
      chemischen Biologie hat vor allem der Einsatz als
      Katalysatoren in der letzten Zeit viel Aufmerksamkeit
      erlangt. Für molekulare Erkennung und asymmetrische Katalyse
      werden einzelne Enantiomere mit hoher Enantiomerenreinheit
      benötigt. Um die Zugänglichkeit von enantiomerenreinen
      oktaedrischen cyclometallierten Iridium(III)- und
      Rhodium(III)-Komplexen mit metallzentrierter Chiralität zu
      erhöhen, beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der
      Entwicklung neuer auxiliarvermittelter Methoden zur
      enantiomerenreinen Synthese. Hierbei wird ein chirales
      Auxiliar eingesetzt, um einen racemischen Vorläufer-Komplex
      in ein Diastereomeregemisch zu überführen, welches
      anschließend durch achirale Standardtechniken der
      präparativen Chemie getrennt wird. Durch Substitution des
      Auxiliars gegen einen achiralen Liganden unter Retention der
      Konfiguration wird letztlich ein enantiomerenreiner Komplex
      mit ausschließlich metallzentrierter Chiralität erhalten. Im
      erste Teil der Arbeit werden Iridium(III)-Komplexe behandelt.
      Neben einer Optimierung der Diastereomerentrennung durch
      Säulenchromatographie unter Verwendung von
      (4S)-4-tert-Butyl-2-(2-hydroxyphenyl)-4,5-oxazolin als
      Auxiliar, werden darüber hinaus Methoden unter Verwendung von
      l-Prolin und l-α-Methylprolin vorgestellt. Die Trennung der
      Diastereomere kann hierbei durch Waschen, Präzipitieren oder
      Kristallisieren erreicht werden. Als cyclometallierende
      Liganden werden 2,2’-Phenylpyridin, 2-Phenylbenzoxazol und
      2-Phenylbenzothiazol eingesetzt. Die Ausbeuten für die
      Diastereomerentrennungen liegen im Bereich von 24–47% mit
      Diastereomerenüberschüssen von bis zu &gt;99% für die
      Lambda-(S)-Diastereomere. Es wird weiterhin die thermische
      Stabilität der diastereomeren Komplexe untersucht. Erhitzen
      der Diastereomerengemische führt zur Zersetzung der
      Delta-(S)-Diastereomere und somit zur Anreicherung der
      Lambda-(S)-Diastereomere. Die Substitution der Auxiliare
      erfolgt nach Brønsted-Säure-induzierter Labilisierung der
      Auxiliar-Metall Bindung unter Retention der Konfiguration.
      Die Zielkomplexe sind somit mit Enantiomerenüberschüssen von
      bis zu &gt;99% ee zugänglich. Für die Synthese von
      Rhodium(III)-Komplexen wird im zweiten Teil der Arbeit die
      Verwendung von (Tolylsulfinyl)benzamiden als Auxiliare
      untersucht. Hierbei zeigt sich, dass die erhaltenen Komplexe
      nur eine geringe Stabilität gegenüber Kieselgel besitzen.
      Durch das Einführen von elektronenziehenden Substituenten am
      Auxiliar kann die Stabilität erhöht, die Zersetzung jedoch
      nicht vollständig unterdrückt werden. Eine Identifizierung
      der Signalsätze der mindermengendiastereomere in den 1H
      NMR-Spektren war nicht möglich, somit kann der
      Isomerenüberschuss erst nach der Auxiliarsubstitution zu
      54–88% ee bestimmt werden.