Authors:	Lipp, Benjamin
Title:	Entwicklung photoredoxkatalysierter Reaktionen und deren Anwendung zur Synthese und Modifikation von Natur- und Wirkstoffen
Online publication date:	17-Oct-2019
Year of first publication:	2019
Language:	german
Abstract:	Ziel der vorliegenden Dissertation war die Entwicklung photoredoxkatalysierter Reaktionen und deren Anwendung zur Synthese und Modifikation von Natur- und Wirkstoffen. Durch Konzipierung substratbezogen redox-neutraler Umsetzungen sollte dabei auf die Verwendung stöchiometrischer Mengen an Oxidations- oder Reduktionsmitteln verzichtet werden, was dem Konzept der Grünen Chemie entspricht. Ein weiteres Bestreben war der Gebrauch metallfreier, strukturell einfacher, kommerziell verfügbarer und preiswerter organische Moleküle als Katalysatoren. Im Rahmen der Diplomarbeit wurde eine Methode zur Phenanthren-katalysierten ipso-Substitution (hetero)aromatischer Nitrile durch oxidativ aus Carbonsäuren generierte Alkylradikale entwickelt. Die Untersuchung ihres Substratspektrums erfolgte in dieser Promotion anhand von insgesamt 32 Beispielen. Dabei erwiesen sich besonders α-Aminosäuren, Peptide sowie Arylessigsäuren als gut geeignete Radikalquellen. Bezüglich der aromatischen Nitrile wurden die Stabilität sowie die Spindichte ihrer Radikalanionen (bzw. derer protonierten Formen, wässriges Lösungsmittel) als entscheidende Faktoren identifiziert. Aufbauend auf detaillierten Optimierungsstudien wurde eine analoge Methode unter Verwendung von Alkoholen als Radikalquelle entwickelt. Letztere wurden hierzu in die Caesiumsalze ihrer Oxalsäurehalbester überführt. Im Rahmen eines zweiten Projektes wurde ein neuer Reaktionsweg N-substituierter 1,2,3,4-Tetrahydroisochinoline in photoredoxkatalysierten Umsetzungen entwickelt. Durch Einfügen eines benzylischen Substituenten in 1-Position wird die homolytische C1–(CH2)-Bindungsspaltung nach Einelektronenoxidation gegenüber der üblichen C1–H-Aktivierung begünstigt. Bei Verwendung der so zugänglichen benzylischen Radikale zur ipso-Substitution (hetero)aromatischer Nitrile können die eliminierten Cyanidionen die aus den Tetrahydroisochinolinen generierten Iminiumionen nukleophil abfangen. Auf diese Weise wurde die erste (formale) lichtinduzierte C–C-σ-Bindungsmetathese realisiert. Ihr Substratspektrum und der zu Grunde liegende Mechanismus wurden untersucht. Ferner wurde eine photoredoxkatalysierte Dreikomponentenreaktion entwickelt, welche die Sulfonylierung und Arylierung von Styrolderivaten unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht ermöglicht. In allen drei Komponenten werden signifikante Variationen gut toleriert (46 Bsp., bis zu quant. Ausbeute) und selbst komplexe Biomoleküle wie Peptide, Kohlenhydrate und Steroide sind geeignete Substrate. Der Mechanismus der Reaktion wurde detailliert untersucht. Gleiches gilt für den Mechanismus einer photoredoxkatalysierten Alkenylierung von Carbonsäuren (darunter Peptide) zur Synthese potenzieller Proteaseinhibitoren. Diese wurde im Rahmen der hier beschriebenen Promotion als Schlüsselschritt in der nach bestem Wissen bislang kürzesten, aber racemischen, Synthese des bekannten Cysteinproteaseinhibitors K11777 angewendet. Es wurden abschließend Versuche zur Verwendung der Phosphorsäureester axial-chiraler Biphenanthrole als bifunktionelle Photokatalysatoren und Brønsted-Säuren durchgeführt. Die Synthese zweier potenziell geeigneter Katalysatoren gelang in guter Ausbeute und beide wiesen eine gegenüber Phenanthren sogar etwas erhöhte photoredoxkatalytische Aktivität auf.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2341
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000031212
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	xxi, 445 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen