FAQ
© 2017 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-86883
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2017/8688/


Aufbau komplexer Heterocyclen mittels Photo-Tandem-Katalyse und Photoredox-induzierten Radikalkaskaden

Complex Heterocycles by Photo-Tandem-Catalysis and Photoredox-Induced Radical Cascades

Alpers, Dirk

pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (6.887 KB) 


Basisklassifikation: 35.16 , 35.17
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Brasholz, Malte (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.07.2017
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum: 01.09.2017
Kurzfassung auf Deutsch: Die Oxidation von Ruthenium(II)-Photoredox-Katalysatoren des Typs [Ru(ArN-NAr)3]2+ zu Rutheniumtetraoxid (RuO4) wurde als Schlüsselschritt für die Durchführung von Tandem-Sequenzen aus Photoredox- und Oxidations-Katalyse etabliert. Die Katalysator-Transformation wurde durch Anregung der Ruthenium(II)-Photoredox-Katalysatoren mit sichtbarem Licht in Anwesenheit von Natriumperiodat (NaIO4) oder Periodsäure (H5IO6) induziert und durch UV-Vis-spektroskopische Reaktionsverfolgung nachgewiesen. Auf Grundlage dessen wurden Anwendungen dieser Katalysator-Transformation im Bereich der Tandem-Katalyse untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Produkte der [Ru(bpz)3]2+-katalysierten radikalkationischen DIELS-ALDER (RKDA)-Reaktion für RuO4-vermittelte Oxidationen unter Bedingungen der Tandem-Katalyse zugänglich sind. Es wurden optimierte Bedingungen zur oxidativen Spaltung von Monoalken-Zwischenprodukten sowie zur oxidativen Cyclisierung von 1,5-Dien-Zwischenprodukten erarbeitet und auf eine Auswahl an Reaktionspartnern angewendet. Bei der Tandem-Sequenz aus RKDA-Reaktion und oxidativer Alkenspaltung wurden in einem Reaktionsgefäß ohne Isolierung des Zwischenprodukts zwei C-C-Bindungen und zwei C O Bindungen aufgebaut. Hierbei wurden lineare 1,6 Dicarbonylprodukte in guten Ausbeuten erhalten. Die Tandem-Sequenz aus RKDA-Reaktion und oxidativer 1,5 Dien-Cyclisierung lieferte unter Bildung von zwei C C Bindungen und vier C-O-Bindungen jeweils zwei Diastereomere spirocyc¬lischer Tetrahydrofurane bzw. anellierte Derivate mit vollständiger Stereoselektivität. Die Ausbeuten der Tandem-Sequenzen lagen im Bereich derer, die in zwei voneinander separierten Reaktionsschritten erhalten wurden, was die hohe Effizient des Tandem-Prozesses zeigt.
Bei unterschiedlichen Protokollen zur photoredox-induzierten 6-exo-trig Cyclisierung durch intramolekulare Radikaladdition an Indolkerne treten unter ähnlichen Bedingungen sowohl aromatische Tetrahydropyridoindole als auch desaromatisierte Benzindolizidine als Haupt¬produkt auf. Die Einflüsse der geringen strukturellen Änderungen, die zur Bildung beider grundlegend unterschiedlichen Produkte führen, wurden detailliert untersucht. Zur Ergänzung experimenteller Ergebnisse wurden in Kooperation mit DR. JULIA REHBEIN computerchemische Rechnungen durchgeführt. Hierbei zeigte sich ein gravierender Einfluss des Substitutionsmusters am intermediären benzylischen Radikal auf den Übergangszustand des für die Desaromatisierung benötigten H-Atomtransfers. Hierin liegt wahrscheinlich der Hauptgrund für die unterschiedliche Produktselektivität.
Mit 3-(2-Iodethyl)indolen wurde eine neue Substratklasse für photoredox-induzierte intermolekularen (4+2)-Cyclisierungskaskaden mit akzeptorsubstituierten Alkenen eingeführt. Dabei konnte eine Addition des intermediären Benzylradikals an ein zweites Äquivalent Alken erreicht werden, wodurch eine weitere C-C-Bindung im selben Reaktionsschritt aufgebaut wurde. Diese neuartige desaromatisierenden Kaskade aus radikalischer (4+2) Cyclisierung und 1,4-Addition liefert unter Aufbau von drei C-C-Bindungen, einer C H Bindung und drei benachbarten stereogenen Zentren hoch funktionalisierte 4a-alkylierte Hexahydrocarbazole in hohen Ausbeuten und mit guter Stereoselektivität.
Die resultierenden Hexahydrocarbazol-Produkte sind vielversprechende Ausgangspunkte für die Synthese von Verbindungen mit antibiotischer Aktivität und unnatürlichen Homologen polycyclischer Indolin-Alkaloide. Ihr synthetisches Potential konnte anhand unterschiedlicher Modifikationen gezeigt werden.
In einer Dreikomponenten-Variante der photoredox-induzierten (4+2)-Cyclisierungs-Kaskade zur Darstellung C4a alkylierter Hexahydrocarbazole wurden Allylzirconocene als Allyldonoren eingesetzt. Hierbei wurden stereoselektiv unter Aufbau von drei C-C-Bindungen und drei benachbarten Chiralitätszentren orthogonal difunktionalisierte C4a-allylierte Hexahydrocarbazole erhalten.
Kurzfassung auf Englisch: The oxidation of ruthenium(II) photoredox catalysts of the [Ru(ArN-NAr)3]2+ type to ruthenium tetraoxide (RuO4) was established as the key step of tandem catalytic sequences, containing a photoredox step and an oxidation step. The conversion of [Ru(ArN-NAr)3]2+ was induced by excitation with visible light in presence of strong oxidants like NaIO4 or H5IO6 and demonstrated by UV-Vis spectroscopy. Subsequently, applications of this catalyst conversion in the field of tandem catalysis were established. Cyclohexene products of [Ru(bpz)3]2+ induced radical cationic DIELS-ALDER (RCDA) reactions were found to be suitable substrates for RuO4 mediated oxidation reactions in tandem sequences. Optimized conditions were found for the oxidative cleavage of monoalkene intermediates, as well as for the oxidative cyclization of 1,5-diene intermediates. Tandem sequences containing a RCDA-reaction and an oxidative cleavage step led to linear 1,6-dicarbonyl compounds under formation of two C C bonds, two C-O-bonds and two stereogenic centers with full selectivity, without isolation of intermediates. Two C-C-bonds, four C-O-bonds and five stereogenic centers were build up in tandem sequences containing a RCDA-reaction and an oxidative cyclization of a 1,5-diene. Herein, spirocyclic THF-derivatives were isolated as mixtures of two diastereomers, whereas ring-annulated THF-derivates were obtained as single diastereomers. The efficiency of the tandem process was shown by the yields obtained therein, which were in the range of those obtained in two separated reaction steps.
Different protocols of photoredox-induced 6-exo-trig cyclizations by intramolcular addition of a radical to the indole core lead to aromatic tetrahydropyridoindoles and dearomatized benzindolizidines, respectively, under similar conditions. The influence of subtle structural changes, that lead to these two fundamentally different products were examined extensively. Experimental data was combined with computational chemistry studies, conducted by DR. JULIA REHBEIN. Hereby, the severe influence of the substitution pattern of the intermediate benzylic radical in its transition state to form the dearomative benzindolizidine was revealed.
3-(2-Iodoethyl)indoles were introduced as a new class of substrates for photoredox-induced intermolecular (4+2)-cyclization cascades with electron deficient alkenes. Herein a conjugate addition of an additional equivalent of the alkene to the intermediate benzylic radical provided C4a-alkylated hexahydrocarbazoles. Three C C bonds, one C-H-bond and three adjacent stereogenic centers were created during this process in one reaction vessel.
The resulting hexahydrocarbazole products are promising starting materials for the synthesis of antibiotic compounds and unnatural homologues of polycyclic indoline alkaloids. Their synthetic potential was demonstrated by means of different modifications.
Allyl zirconocenes were used as allyl donors in a three component modification of the photoredox-induced cyclization-cascade. Herein, orthogonally difunctionalized C4a ally¬lated hexahydrocarbazoles were obtained, while three C-C-bonds were built-up along with three adjacent stereogenic centers with full diastereomeric selectivity.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende