Tertiary amines with very high steric congestion
Final Report Abstract
Im Rahmen dieser Forschungsarbeit konnten eine Reihe von sterisch gehinderten N-Chloraminen, tertiären Alkylaminen, Enaminen, sowie Iminiumsalze dargestellt und untersucht werden. Die N-Chloramine, hergestellt aus NCS und den jeweiligen sekundären Aminen, stellen dabei günstige Substrate für eine elektrophile Aminierung dar. Diese konnte mit einer Vielzahl von metallorganischen Reagenzien realisiert werden. Zudem zeigte TMEDA eine Verbesserung der Ausbeuten mit solchen Reagenzien, was auf die Komplexierung dieser mit dem Diamin zurückzuführen ist. Über diesen Weg konnten auch Enamine aus 2-Propenyllithium hergestellt werden. Außerdem konnten sterisch anspruchsvolle Enamine aus dem gespannten Cyclooctin und “turbo“-Metallamiden dargestellt werden. Eine andere Variante für die Aminsynthesen stellt die SN1-Reaktion mit Adamantyltriflat dar, welches in situ verwendet wird, um tertiäre Amine aus Sekundären oder Enamine aus Iminen darzustellen. Viele dieser Amine zeigen zudem interessante Eigenschaften in der NMR-Spektroskopie, vor allem bei tieferen Temperaturen. Dadurch lassen sich die Rotationen einiger Bindungen verlangsamen, wodurch diverse Rotamere erkennbar werden und untersucht werden können. Dabei ergaben sich Rotationsbarrieren von bis zu 86.5 kJ/mol für das Di-tert-butylcyclohexylamin (3c). Weiterhin zeigten manche Amine eine Zersetzung bei thermischer Belastung. Diese äußerte sich in einer Eliminierung einer tertiären Alkylgruppe am Amin in Form eines Olefins, ähnlich einer Hofmann-Eliminierung. Diese passierte allerdings in einigen Fällen schon bei Raumtemperatur, ohne dass zusätzliche Additive hinzugefügt wurden. Die Eliminierung wird aber durch Wasser-, Säure- oder Alkalisalzzusätze beschleunigt. Außerdem konnten manche Amine über eine Röntgeneinkristallstrukturanalyse untersucht und dessen Pyramidenhöhen am Stickstoff bestimmt werden. Die kleinste Höhe wurde dabei am Di-(1-adamantyl)-cyclohexylamin (3f) mit 0.241 Å gemessen. Von einer planaren Struktur kann hierbei allerdings noch nicht gesprochen werden. Weiterhin konnten, über eine erweiterte Hofmann-Löffler-Freytag-Reaktion, diverse Iminiumsalze aus sekundären Aminen, mithilfe von NBS, dargestellt werden. Diese konnten auf verschiedene Weise mit metallorganischen Reagenzien zu sterisch gehinderten Pyrrolidinen umgesetzt werden und stellen zudem potenzielle Präkursoren für Carbene dar. Zuletzt wurden diverse Versuche unternommen, um über eine Epoxidierung und oxidative Ringöffnung an ungesättigten Fünfringverbindungen das begehrte Tri-tert-butylamin darzustellen. Allerdings endete die Synthese zumeist beim Dialdehyd 28. Die Reduktion der beiden Aldehydgruppen erwies sich als schwierig, da Reagenzien wie Lithiumaluminiumhydrid, H2 oder N2H4 andere Produkte, welche meist unter erneutem Ringschluss endeten, zur Folge hatten.
Publications
- Steric Hindrance Underestimated: It is a Long, Long Way to Tri-tert-alkylamines. J. Org. Chem. 2018, 83, 5138−5148
K. Banert, M. Heck, A. Ihle, J. Kronawitt, T. Pester, T. Shoker, J.
(See online at https://doi.org/10.1021/acs.joc.8b00496) - Record-Breaking Steric Crowding in Trialkylamines Prepared by Oxidative Ring Opening. Synthesis 2020, 52, 3801−3810
K. Banert, M. Heck, A. Ihle, E. Michael, R. Weber
(See online at https://doi.org/10.1055/s-0040-1707294) - Synthesis of Trialkylamines with Extreme Steric Hindrance and Their Decay by a Hofmann-like Elimination Reaction. J. Org. Chem. 2020, 85, 13630–13643
K. Banert, M. Hagedorn, M. Heck, R. Hertel, A. Ihle, I. Müller, T. Pester, T. Shoker, P. R. Rablen
(See online at https://doi.org/10.1021/acs.joc.0c01790) - Non-Planar Structures of Sterically Overcrowded Trialkylamines. Chem. Eur. J. 2021, 27, 3700–3707
K. Banert, M. Heck, A. Ihle, T. Shoker, M. Wörle, A. D.
(See online at https://dx.doi.org/10.1002%2Fchem.202003933)
