New Methods for the Stereoselective Synthesis of Three-Membered Carbo- and Heterocycles / einger. von: Richard Herchl

• VerfasserIn: Herchl, Richard
• Place / Publishing House: 2013
• Year of Publication: 2013
• Language: English
• Classification: 35.61 - Funktionelle Gruppen; 35.51 - Organische Reaktionen. Stereochemie; 35.52 - Präparative Organische Chemie; 35.57 - Isocyclische Verbindungen; 35.59 - Heterocyclische Verbindungen
• Physical Description: 236 Bl.; zahlr. graph. Darst.
• Notes: Zsfassung in dt. und engl. Sprache

ger: This PhD-Thesis dealt with the design and synthesis of a novel tartaric acid based phase-transfer catalyst, with the development of new phase-transfer catalyzed three-ring formation reactions to access cyclopropanes and aziridines, and the synthesis of epoxides via an ammonium ylide mechanism.<br />The synthetic route for a novel p-biphenyl derived tartaric-acid based phase-transfer catalyst could be optimized, also different derivatives could be accessed. The novel catalyst was tested for its catalytic potential in a Michael addition reaction of glycine Schiff bases and acrylates, achieving the corresponding products in good yields and 82% enantioselectivity, using various starting materials and catalyst derivatives.<br />Further on, the first phase-transfer catalyzed cyclopropanation reaction of bromomalonates and chalcones proceeding via a Michael Initiated Ring Closing reaction was developed. Hereby, chiral cyclopropanes could be obtained under liquid/liquid biphasic conditions using bifunctional cinchona based phase-transfer catalysts. By using electron deficient activated chalcones, yields up to 98% with enantioselectivities up to 82% e.e. could be obtained.<br />Also a novel asymmetric aziridine formation reaction of bromoacetophenones and tert-BOC protected imines via phase-transfer catalysis could be successfully developed. The choice of the right imine protecting group was crucial for the outcome of the reaction. Whereas benzyl-protected imines gave no product at all, tosyl-protected imines gave the corresponding cis aziridines with nearly 100% diastereoselectivity but only in racemic ratios. Using tert-BOC protected imines gave the corresponding trans-aziridines in moderate yields and enantioselectivities.<br />First attempts to synthesize six-membered ring compounds via phase-transfer catalysis have not yet been successful.<br />In a second part of this thesis, for the first time a successful epoxidation reaction using ammonium ylides bearing an a-carbonyl group could be accomplished with excellent trans-selectivity. The outcome of the reaction is highly dependent on the choice of the leaving group of the ammonium ylide. While trimethylamine and DABCO were found to be suitable amine groups giving access to trans-configured glycidic amides in good to excellent yields, other tertiary amines were found to be less suited. The scope of the reaction was found to be rather broad for several aromatic aldehydes and different amides, giving excellent yields of >90%.<br />

eng: Thema dieser Dissertation war die Synthese eines neuen Weinsäure-basierenden Phasentransfer- Katalysators, die Entwicklung neuer phasentransfer-katalysierter 3-Ring Synthesen zur Herstellung von Cyclopropanen und Aziridinen, sowie die Synthese von Epoxiden mittels eines Ammonium-Ylid Mechanismus.<br />Die Syntheseroute für einen neuen p-Biphenyl derivatisierten Weinsäure-basierenden Phasentransfer-Katalysator wurde optimiert und weitere strukturverwandte Katalysatoren hergestellt. Der neue Katalysator wurde auf sein Katalysepotential in einer Michael Reaktion von Glycin Schiffbasen und Acrylaten getestet, wobei die Additionsprodukte unter Einsatz verschiedener Startmaterialien und Katalysator-Derivaten in guten Ausbeuten und Enantioselektivitäten bis zu 82% erhalten werden konnten.<br />Weiters wurde eine phasentransfer-katalysierte Cyclopropanierung von Bromomalonaten und Chalconen entwickelt, wodurch chirale Cyclopropane durch zweiphasige flüssig/flüssig Bedingungen mittels bifunktioneller Cinchona-Alkaloid basierender Phasentransfer-Katalysatoren erhalten werden konnten. Mit elektronenarmen, aktivierten Chalconen wurden Ausbeuten bis zu 98% und Selektivitäten bis zu 82% e.e. erreicht.<br />Ebenso konnte eine asymmetrische Aziridierung von Bromoacetophenonen und tert-BOC geschützten Iminen mittels Phasentransfer-Katalyse entwickelt werden. Die Wahl der richtigen Schutzgruppe des Imins war ausschlaggebend für den Erfolg der Reaktion. Während Benzyl-geschützte Imine keine Produktbildung zeigten, konnten durch Einsatz der Tosyl Schutzgruppe die entsprechenden cis Aziridine in annähernd 100% Diastereoselektivität erhalten werden, jedoch nur als Racemat. Durch Einsatz von tert-BOC geschützten Iminen konnten die entsprechenden trans Aziridine in mittleren Ausbeuten und Enantioselektivitäten erhalten werden.<br />Versuche zur stereoselektiven Synthese von 6-gliedrigen Ringverbindungen mittels Phasentransfer-Katalyse blieben vorerst erfolglos.<br />Im zweiten Teil dieser Dissertation konnte eine Epoxidierung mittels Ammonium Yliden mit a-Carbonyl Gruppen in exzellenten trans Selektivitäten und Ausbeuten bewerkstelligt werden. Die Ergebnisse waren stark abhängig von der eingesetzten Abgangsgruppe der Ammonium Ylide.<br />Während mit Trimethylamin und DABCO die entsprechenden trans-konfigurierten glycidischen Amide in exzellenten Ausbeuten erhalten wurden, waren andere tertiäre Amine schlechter geeignet. Der Anwendungsbereich dieser Reaktion ist sehr breit und umfasst eine Vielzahl aromatischer Aldehyde sowie verschiedene Amide, wobei die Epoxide in exzellenten Ausbeuten bis zu 90% erhalten wurden.