Acetylenkupplungen: eine leistungsfähige Methode für den Aufbau von Molekülen

Abstract

Die Acetylenkupplung erfährt derzeit eine der intensivsten Erforschungs‐ und Anwendungsphasen in ihrer langen Geschichte. Di‐ und Oligoacetylene sind als starre, sterisch anspruchslose Struktureinheiten in einer Reihe von Naturstoffen anzutreffen und finden als versteifende, strukturgebende Bausteine in synthetischen Rezeptormolekülen zunehmend Anwendung für molekulare Erkennung. Interessante elektronische und optische Eigenschaften von Molekülen mit ausgedehnten konjugierten π‐Elektronensystemen haben das Forschungsinteresse auf neue lineare Oligoalkine und sp‐hybridisierte Kohlenstoffallotrope gerichtet. Im Gegenzug hat die Beschäftigung mit diesen präparativen Herausforderungen zur Entdeckung einer Reihe neuer Kupplungsmethoden geführt. Homokupplungen von Acetylenen werden weiterhin häufig unter den klassischen Glaser‐Bedingungen durchgeführt, doch prägten Heterokupplungen, wegen des zunehmenden Bedarfs an selektiveren Bedingungen, die Forschung der letzten Jahrzehnte. Weitere Fortschritte bei der Entwicklung dieser Methoden werden durch das noch geringe Verständnis des Mechanismus dieser Prozesse behindert. In neuerer Zeit führte die Entdeckung Palladium‐katalysierter Kupplungsmethoden zu deutlichen Steigerungen der Effizienz und Selektivität von Homo‐ und Heterokupplungen von Acetylenen, was deren Verwendung zum Aufbau immer komplizierterer Systeme ermöglichte. In diesem Aufsatz wird erstmals die Vielfalt existierender Methoden zur Durchführung von Alkin‐Alkin‐Kupplungen zusammen mit den aktuellen mechanistischen Vorstellungen sowie Anwendungen in der Naturstoffsynthese und anderen zielgerichteten Synthesen zusammenfassend diskutiert. Schwerpunkte bilden dabei neuere Methoden und ihre Verwendung zum Aufbau komplexer makromolekularer Strukturen.

Macrocycles Based on Phenylacetylene Scaffolding

“…Whereas a cis arrangement of the alkynes in the presumed Pd-bis(s-acetylide) complex would favor formation of 211, a similar cis arrangement to afford 212 would be highly strained. On the other hand, the Cu-acetylide intermediate leading to 212 should prefer a less strained, trans-like arrangement [4].…”

“…The advent of novel synthetic methodology tailored towards the construction of the alkyne moiety, combined with the use of organotransition metal complexes for carbon-carbon bond formation [2], has revolutionized the assembly of acetylene-containing systems. In particular, recent advances in Pd-mediated cross-coupling reactions have allowed for the production of phenylacetylene derivatives from an alkyne sp-carbon atom and an sp 2 center either of an arene or of an alkene [3], while the construction of a butadiyne moiety through homo-or heterocoupling of terminal acetylene units has become routine practice in the laboratory [4]. Consequently, the assembly of novel acetylene-containing compounds, including alkyne-rich macrocycles, previously a laborious process, can now be accomplished with relative ease.…”

Polyynes

“…In addition, there are well-established coupling reaction protocols for terminal alkynes [28]. For instance, terminal alkynes can be readily coupled with aryl halides in high yields using palladium/Cu-catalyzed Sonogashira or Stille coupling conditions; they can also be self-coupled via copper-catalyzed Hay or Eglinton coupling reactions.…”

All Kinds of Reactivity: Recent Breakthroughs in Metal‐Catalyzed Alkyne Chemistry

“…Simple terminal alkynes are often used to prepare more elaborate disubstituted derivatives via metal promoted reactions. Early examples include the Glaser-Hay oxidative dimerization of alkynes [1] and Sonogashira coupling reaction. [2] Another milestone was Carreira's catalytic asymmetric aldehyde alkynylation to furnish highly enantioenriched propargylic alcohols.…”