Approach to synthesis of P-chiral silicon-based phospine ligands for transition metal catalysis

Abstract

Souhrn Tato práce rozvíjí a zkoumá nové syntetické postupy vedoucí k P-chirálním fosfinovým ligandům a jejich využití v katalýze přechodných kovů. Fosfinové ligandy představují jeden z nejúčinnějších nástrojů pro řízení reaktivity a enantioselektivity v homogenní katalýze, protože jejich sterické a elektronové vlastnosti lze systematicky ladit. Zatímco biarylové a páteřně chirální fosfiny dlouhodobě dominují asymetrické katalýze, přímé využití stereogenních atomů fosforu nabízí výrazné výhody, spojující konfigurační stabilitu, kompaktní chirální architekturu a silnou koordinaci s kovy. Tato dizertace popisuje syntetický přístup k fosfinoxidům jakožto na vzduchu stabilním prekurzorům fosfinů, enantioselektivní a desymetrizační metody pro tvorbu P-stereogenních fosfinoxidů, se zvláštním důrazem na transformace řízené chirálním lithiem, které umožňují nastavení chirality fosforu před stereospecifickou redukcí. Metodiky redukcí převádějících fosfinoxidy na fosfiny jsou systematicky zkoumány. Mechanistické poznatky ze spektroskopických studií (EPR, NMR, XPS, UV-vis) jsou diskutovány v souvislosti se stereochemickou integritou a škálovatelností procesů. Výsledky vytvářejí konstrukční principy a syntetický přístup pro novou generaci fosforových ligandů.

This work develops and studies new synthetic pathways toward P-chiral phosphine ligands and their applications in transition metal catalysis. Phosphine ligands represent one of the most powerful tools for controlling reactivity and enantioselectivity in homogenous catalysis because their steric and electronic properties can be systematically tuned. While biaryl and backbone-chiral phosphines have long dominated asymmetric catalysis, the direct use of stereogenic phosphorus atoms offers distinct advantages, combining configurational stability, compact chiral architecture, and strong metal coordination. The thesis describes a synthetic approach to phosphine oxides as air-stable precursors to phosphines, enantioselective and desymmetrizing methods for creating P-stereogenic phosphine oxides, emphasizing chiral-lithium-controlled transformations that enable setting of phosphorus chirality before stereospecific reduction. Reduction methodologies converting phosphine oxides into phosphines are systematically examined. Mechanistic insights from spectroscopic (EPR, NMR, XPS, UV-vis) studies are discussed in relation to stereochemical integrity and process scalability. The results establish design principles and a synthetic approach for next-generation phosphorus ligands.