@phdthesis{Librera2002,
  author    = {Librera, Christian},
  title     = {Konformationelle und sterische Effekte in der 1,2-Umlagerung von 1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-4134},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wird die Regio- und Stereoselektivit{\"a}t der 1,2-Umlagerung von 1,3-Cylopentandiyl-Radikalkationen und den entsprechenden Carbokationen untersucht. Die 1,3-Radikalkationen werden dabei durch Elektronentransfer (ET) mit Tris(p-bromphenyl)-ammoniumhexachlorantimonat (TBA•+SbCl6-) aus den Tricyclo[3.3.0.02,4]octanen (Hausanen) I generiert, die Carbokationen k{\"o}nnen durch Protonierung mit TFA und HClO4 erhalten werden. Ein mechanistisches Bild wird gezeichnet wie durch das Wechselspiel aus konformationellen, sterischen und elektronischen Faktoren ein stereochemischer Erinnerungseffekt die Produktselektivit{\"a}t der 1,2-Umlagerung bestimmt. Das Produktverh{\"a}ltnis der Umlagerungsprodukte II und III spiegelt nicht die unterschiedlichen Wanderungstendenzen der Substituenten R wider. Es wird gezeigt, wie durch strukturelle Variation der Ringanellierung in den 1,3-Radikalkationen das Umlagerungsverhalten derart manipuliert werden kann, dass entweder sterereochemische Kontrolle (stereochemischer Erinnerungseffekt) oder Curtin / Hammett-Verhalten zutrifft. In der Elektrontransfer-induzierten 1,2-Umlagerung der usane I entstehen regioselektiv die beiden Cyclopentene II (Wanderung der CH3-Gruppe) und III (Wanderung der R-Gruppe) durch eine 1,2-Verschiebung der beiden Methylenbr{\"u}ckensubstituenten zum Methylterminus (Schema A). F{\"u}r alle Hausanderivate I ist das Verh{\"a}ltnis der beiden Umlagerungsprodukte II und III ann{\"a}hernd gleich und reflektiert nicht die zu erwartende Wanderungstendenz Methyl < Ethyl < Benzyl, Allyl (Tabelle A). Der Grund f{\"u}r diesen stereochemischen Erinnerungseffekt liegt darin, dass die Wanderung der CH3-Gruppe schneller erfolgt als die konformationelle {\"A}quilibrierung der beiden Radikalkationkonformere anti-I•+ syn-I•+. Die s{\"a}urekatalysierte Umsetzung mit TFA ergibt eine {\"a}hnliche Regio- und Stereoselektivit{\"a}t wie in der ET-induzierten Umlagerung, es entstehen ausschließlich die Cyclopentene II und III. Die Umsetzung mit HClO4 f{\"u}hrt zu einer kompletten Umkehr der zuvor beobachteten Produktselektivit{\"a}ten (Tabelle A). Die Unterschiede in den Produktselektivit{\"a}ten werden mit dem Auftreten der drei unterschiedlichen Intermediate I•+, I(edge-H)+ und I(corner-H)+ in der Umlagerung erkl{\"a}rt. Bei der ET-induzierten Umlagerung und der S{\"a}urekatalyse mit TFA werden die gewinkelten Intermediate I•+ und I(edge-H)+ durchlaufen, wohingegen bei der Protonierung mit HClO4 direkt das offene Carbokation I(corner-H)+ gebildet wird. F{\"u}r alle Umlagerungsmodi findet jedoch bevorzugt Wanderung der CH3-Gruppe statt, so dass die Produktselektivit{\"a}t durch einen stereochemischen Erinnerungseffekt bestimmt wird. Um den Einfluss einer zus{\"a}tzlichen Ringanellierung auf das Umlagerungsverhalten zu untersuchen, wird ebenfalls die ET-induzierte Umlagerung f{\"u}r das tetracyclischen Hausan IV untersucht (Tabelle B). Die Umsetzung des Phenyl-substituierten Hausans IV\&\#61537; mit TBA•+SbCl6- resultiert regioselektiv die beiden diquinanverwandten Umlagerungsprodukte V\&\#61537; (55\%) und VI\&\#61537; (45\%) durch Wanderung der CH3-Gruppe und des CH2-Fragments des anellierten Ringes. Die Umlagerung des Methyl-substituierten Derivats IV\&\#61538; verl{\"a}uft hingegen weder regio- noch stereoselektiv zu den drei Isomeren V\&\#61538; (37\%), VI\&\#61538; (25\%) und VII\&\#61538; (43\%). F{\"u}r die Umsetzung mit HClO4 wird im Fall von Hausan IV\&\#61537;\&\#61472;eine komplette Umkehr der Regioselektivit{\"a}t beobachtet und es entsteht haupts{\"a}chlich das Produkt VII\&\#61537; (67\%), sowohl die beiden Regioisomeren V\&\#61537; (24\%) und VI\&\#61537; (9\%). Das Methyl-substituierte Derivat IV\&\#61538; ergibt bei der Umsetzung mit HClO4 regio- und stereoselektiv ausschließlich das Cyclopenten V\&\#61538; (> 95\%). Die Produktselektivit{\"a}t der 1,2-Umlagerung des Hausans IV\&\#61537; l{\"a}sst sich durch die Viskosit{\"a}t (\&\#61544;\&\#61481; des verwendeten L{\"o}sungsmittels steuern. Mit zunehmender Viskosit{\"a}t nimmt der Anteil an Methylwanderungsprodukt V\&\#61537; zu, so dass sich das V\&\#61537;/VI\&\#61537; Verh{\"a}ltnis beim {\"U}bergang von Dichlormethan (\&\#61544;\&\#61472; = 0.36 cP) zu 1,4-Butandiol (\&\#61544;\&\#61472; = 89.2 cP) fast verdoppelt. Im Gegensatz dazu zeigt das Produktverh{\"a}ltnis II\&\#61542; / III\&\#61542; der Umlagerung von den diastereomeren Hausanen anti-I\&\#61542; und syn-I\&\#61542; keine Viskosit{\"a}tsabh{\"a}ngigkeit. Anhand der f{\"u}r die Umlagerung beobachteten Produktverh{\"a}ltnissen wird, ausgehend vom Hausanisomer anti-I\&\#61542; einerseits und Hausanisomer syn-I\&\#61542; andererseits, das Ausmaß an Stereoselektivit{\"a}t der 1,2-Umlagerung durch eine detaillierte Kinetikanalyse quantifiziert Die CD3-Wanderung (k2), ausgehend vom vom anti-I\&\#61542;•+(verdrillt) Konformer, erfolgt ca. sieben Mal schneller als die konformationelle anti-zu-syn (k1) Transformation zum Radikalkationkonformer syn-I\&\#61542;•+(verdrillt). Wohingegen die CD3-Wanderung (k3), ausgehend vom syn-I\&\#61542;•+(verdrillt) Konformer, nur ca. drei Mal schneller ist als die syn-zu-anti Transformation (k-1) zum Radikalkation anti-I\&\#61542;•+(verdrillt). F{\"u}r die Umlagerung der aus den Hausanen I generierten Radikalkationen und Carbokationen wird ein stereochemischer Erinnerungseffekt beobachtet. Die Wanderungsselektivit{\"a}t wird durch konformationelle und sterische Effekte bestimmt und ist unabh{\"a}ngig von der Wanderungstendenz des Substituenten R. Die konformationellen Effekte der 1,2-Umlagerung von 1,3-Cyclopentandiyl-Radikalkationen k{\"o}nnen durch eine geeignete Variation der Ringanellierung so gesteuert werden, dass entweder ein stereochemischer Erinnerungseffekt (tricyclische Hausane I) oder ein Curtin/Hammett-Verhalten (tetracyclische Hausane IV) beobachtet wird. Die zus{\"a}tzliche Cyclohexananellierung im Hausan IV l{\"o}scht den stereochemischen Erinnerungseffekt und bewirkt eine f{\"u}r radikalkationische Intermediate erstmalig beobachtete Viskosit{\"a}tsabh{\"a}ngigkeit der Produktselektivit{\"a}t in der Umlagerung.},
  subject      = {Cyclopentadienderivate},
  language  = {de}
}