Group (IV) Metal-Catalyzed Direct Amidation : Synthesis and Mechanistic Considerations

The amide unit constitutes the backbone of proteins, and it is present in a large number of pharmaceutically active molecules, polymeric materials such as nylon and Kevlar, as well as in food additives like aspartame. Amides are produced in enormous amounts every year, thus, environmentally friendly and selective methods for their formation are of great importance. This thesis deals with the direct formation of amides from non-activated carboxylic acids and amines with the aid of group (IV) metal complexes. Water is the only by-product of this environmentally benign process. This fact stands in contrast to the most common methods for amide formation to date, which involve the use of waste-intensive, expensive and often toxic coupling reagents. The catalytic protocols presented herein use titanium, zirconium and hafnium complexes under mild reaction conditions to produce amides in good to excellent yields. Furthermore, carbamates are demonstrated to be suitable sources of gaseous amines for the formation of primary and tertiary amides under catalytic conditions. In addition, preliminary results from on-going mechanistic investigations of the zirconium- and hafnium-catalyzed processes are presented.Amidbindningen är en kemisk enhet som utgör ryggraden i proteiner, och som även återfinns i en stor mängd läkemedelsmolekyler, polymera material som nylon och Kevlar, samt i tillsatser i livsmedelsindustrin, exempelvis aspartam. Amider produceras i enorma mängder varje år, och det är av stor vikt att utveckla miljövänliga och selektiva metoder för deras framställning. Denna avhandling behandlar direkt amidering av icke-aktiverade karboxylsyror och aminer med hjälp av katalytiska mängder metallkomplex, baserade på titan, zirkonium och hafnium. Den enda biprodukten från denna amideringsreaktion är vatten. Jämfört med de metoder som generellt används idag för amidsyntes, så är de presenterade metoderna avsevärt mer miljövänliga med avseende på toxicitet hos reagensen såväl som på mängden avfall som genereras. Dessutom redovisas här en katalytisk metod för syntes av primära och tertiära amider genom att använda olika karbamat som källa till gasformiga aminer, vilka annars kan vara praktiskt svåra att arbeta med. Preliminära resultat från en pågående mekanistisk studie av de zirkonium- och hafnium-katalyserade processerna är också inkluderade.At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 2: Accepted.