Authors:	Heitmüller, Sebastian
Title:	Enantioselektive Organokatalyse in Epoxidierungen und Cyanhydrinbildungen
Online publication date:	8-Jul-2011
Year of first publication:	2011
Language:	german
Abstract:	In der vorliegenden Arbeit mit dem Titel „Enantioselektive Organokatalyse in Epoxidierungen und Cyanhydrinbildungen“ wurde die Synthese zweier Cyclophan-carbaldimine durchgeführt. Beide Verbindungen bestehen aus einem Glykosyl-Baustein und einem Paracyclophan-Baustein, die über eine Imin-Bindung verbrückt sind. Die Cyclophan- carbaldimine wurden dann als Katalysatoren in einer Reihe von enantioselektiven Reaktionen verwendet. Enantioselektive Reaktionen bilden von zwei spiegelbildlichen Produkten stets eines im Überschuss. Zu diesen Reaktionen zählen die in dieser Arbeit durchgeführten enantioselektiven Epoxidierungen und enantioselektiven Cyanhydrinsynthesen. Die enantioselektiven Epoxidierungen waren dabei als Teil der Totalsynthesen der Naturstoffe Dasyscyphin D und Caripyrin geplant. Diese beiden Naturstoffe zeigten in biologischen Tests am Institut für Biotechnologie und Wirkstoffforschung (IBWF) in Kaiserslautern Aktivität gegen den Reisbrand-Pilz Magnaporthe grisea, der für Ernteverluste in beträchtlichem Ausmaß verantwortlich ist. Das Caripyrin selbst beinhaltet eine Epoxidstruktur. Mittels der oben angeführten Katalysatoren wurde versucht, diese Epoxidstruktur selektiv einzuführen. Dies gelang nicht, aber der Naturstoff konnte mittels Epoxidierung durch m-Chlorperbenzoesäure erstmals dargestellt werden. In mehreren biologischen Vergleichstests am IBWF Kaiserslautern zeigte auch das synthetische Caripyrin mit dem natürlichen Caripyrin vergleichbare biologische Aktivität.rnDas Dasyscyphin D an sich trägt keine Epoxidfunktion. Dennoch spielt sie auch hier eine wichtige Rolle. Innerhalb der geplanten Totalsynthese von Dasyscyphin D sollte die Farnesylseitenkette eines aromatischen Ringes selektiv epoxidiert werden. Durch einen elektrophilen Angriff an dieses Epoxid sollte im Anschluss eine Cyclisierung zum Dasyscyphin-Grundgerüst eingeleitet werden, aus dem dann Dasyscyphin D dargestellt werden sollte. Im Gegensatz zur Caripyrin-Synthese, bei der die selektive Epoxidierung nicht gelang, scheint sie in der Synthese von Dasyscyphin D sattgefunden zu haben, allerdings ist eine Isolierung des Reaktionsproduktes noch nicht gelungen. Folglich konnte das Dasyscyphin D noch nicht erfolgreich synthetisiert werden.rnDie Versuche zur enantioselektiven Cyanhydrin-Synthese waren nicht Bestandteil einer Totalsynthese. Die Cyanhydrine wurden zuerst als Racemate synthetisiert und gaschromatographisch vermessen, um auf diese Weise die exakten Retentionszeiten der einzelnen Enantiomere zu ermitteln. Anschließend wurden die Cyanhydrine dann enantioselektiv dargestellt und ebenfalls gaschromatographisch vermessen. Durch den Vergleich mit den racemischen Cyanhydrinen konnte dabei direkt aus der Reaktionslösung gemessen werden, was erforderlich war, da eine Isolierung der Cyanhydrine unter den gewählten Reaktionsbedingen nicht gelang. Aus den gaschromatographischen Messungen konnten Enantiomerenüberschüsse von bis zu 95 % ermittelt werden. Weiterhin ergaben die Messungen, dass der Arabinosyl-Katalysator im Vergleich mit dem Galactosyl-Katalysator eine geringere Enantioselektivität induziert, was vermutlich auf leichte räumliche Differenzen der beiden Katalysatoren zurückzuführen ist. Ein weiteres wichtiges Ergebnis war, dass beide Katalysatoren, wie geplant, unterschiedliche Enantiomere im Überschuss bilden. Die Glykosyl- und Paracyclophan- Bausteine der beiden Katalysatoren waren so gewählt worden, dass beide Katalysatoren pseudo-Enantiomere bilden. Auf diese Weise sollte eine Einflussnahme auf das gebildete Enantiomer durch die Wahl des entsprechenden Cyclophan-carbaldimin-Katalysators möglich gemacht werden, was, wie bereits erwähnt, gelang.rn During the dissertation in hand titeled „Enantioselektive Organokatalyse in Epoxidierungen und Cyanhydrinbildungen“ the synthesis of two cyclophan-carbaldimines was proceeded. Both compounds were built using a carbohydrate and a cyclophane component linked to one another via an imin-bondage. These cyclophane-carbaldimines are pseudo-enantiomeres and have been used as catalysts in several enantioselective reactions.rnDuring a reaction producing two substances, which are mirror images, enantioselective reactions accumulate one of these products. Enantioselective epoxidations and cyanohydrin-syntheses have been accomplished using one of the cyclophane-carbaldimines mentioned above as catalyst. The synthesis of the natural products Dasyscyphin D and Caripyrin have been planed accomplishing an enantioselective epoxidation as a key step. Both natural products have been found to be active against Magnaporthe grisea, a fungus causing crop failures in an outstanding extent. The biological tests have been carried out at the „Institut für Biotechnologie und Wirkstoffforschung“ (IBWF) in Kaiserslautern. Caripyrin itself contains an epoxide substructure which should have been installed using the first mentionend catalyst. This enantioselective synthesis was not completed successfully but the natural product was obtained using 3-chlorobenzoperoxoic acid (m-CPBA) as oxidative reagent at higher temperatures. Synthetic Caripyrin showed equivalent performances like natural Caripyrin in biological benchmark tests at IBWF Kaiserslautern.rnDasyscyphin D itself doesn’t contain an epoxide function. Nevertheless the epoxide is a fundamental part of our synthesis strategy. A farnesyl-sidechain bound to an aromatic building block was to be epoxidated selectively at the terminal double bond. This epoxide then was to be opened by an electrophilic reagent, leading, after several concerted cyclisations, to the Dasyscyphin D framework. Contrary to the synthesis of Caripyrin the epoxidation seems to be successful in the synthesis of Dasyscyphin D. Nevertheless the isolation of the reaction product and characterisation of the epoxidated double bond is problematic.rnThe experiments concerning enantioselective cyanohydrin-syntheses weren’t part of a total synthesis. The cyanohydrins have been synthesised and afterwards characterized by gas-phase chromatography as racemate first to achieve exact retention times of both enantiomeres. Subsequently the cyanohydrins have been prepared enantioselectivly using either of the cyclophane-carbaldimines as catalyst. Gas-phase chromatography showed enantomeric excesses up to 95 %. Furthermore gas-phase chromatography showed, using the galacto-pyranosylimine as catalyst accumulates one enantiomer, using the arabinopyranosylimine as catalyst accumulates the other enantiomer. Galactosylamine and arabinosylamine have been chosen as carbohydrates building block for the catalysts to exactly achieve this effect, which is caused by galactosylamine and arabinosylamine and as well as the two catalysts being pseudo-enantiomeres. rn
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-3135
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-28215
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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