Entwicklung und Anwendung photochemischer Reaktionen zur Synthese und Modifikation von Heterocyclen : Synthese von (−)-Hexahydrofurofuranol; Synthese und Funktionalisierung von Enaminonen
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Abstract
In der vorliegenden Arbeit werden photochemische Methoden zur Synthese von stickstoff- und sauerstoffhaltigen Heterocyclen vorgestellt. Photochemische Reaktionen ermöglichen die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie wobei einzigartige Umsetzungen und Selektivitäten unter milden Bedingungen erreicht werden können, die über thermische Reaktionswege nicht zugänglich sind. Diese Vorteile wurden im zweiten Kapitel zur Entwicklung einer Syntheseroute für (−) Hexahydrofurofuranol genutzt, welches ein Baustein des HIV-Proteaseinhibitors Darunavir ist. Als Schlüsselschritt diente eine hoch exo-selektive Paternò-Büchi-Reaktion eines Cbz-geschützten β Hydroxyaldehyds mit Furan, an die sich eine Hydrierung und eine enzymatische Racemattrennung anschlossen. Die Synthese konnte als teleskopierte Eintopfreaktion durchgeführt werden und zeichnete sich durch die Verwendung nachhaltiger und kostengünstiger Ausgangsverbindungen und Katalysatoren sowie die Vermeidung halogenierter Lösungsmittel aus. Im dritten Kapitel dieser Arbeit werden lichtinduzierte Methoden zur Synthese stickstoffhaltiger Heterocyclen vorgestellt, die als Vorläufer zur Herstellung von Natur- und Wirkstoffen dienen können. Durch photoredoxkatalysierte Dehydrierung von 4-Piperidonen und 2,3-Dihydro-4-chinolonen gelang die Synthese von 2,3-Dihydro-4-pyridonen und 4-Chinolonen. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zur Darstellung von endocyclischen Enaminonen kam diese Strategie ohne teure oder ökologisch bedenkliche Oxidationsmittel aus. Sauerstoff wurde in Kombination mit dem preisgünstigen organischen Photoredoxkatalysator Rhodamin 6G eingesetzt. Die Reaktion wurde sowohl im präparativen Maßstab als auch mit einem selbstgebauten kontinuierlichen Flussreaktor durchgeführt. Durch Kombination mit UV-photochemischen und thermischen Cycloadditionen wurde das Substratspektrum auf die Synthese von 2-Azabicyclo[4.2.0]octan-5-onen und 2,3-Dihydro-4-azocinonen ausgeweitet. Als Alternative zur aeroben Dehydrierung wurde die lichtinduzierte Dehydrierung/Carboxylierung von 4-Piperidonen zu an 5-Position carboxylierten 2,3-Dihydro-4-pyridonen untersucht, wobei Tetrahalomethanen gleichzeitig als Oxidationsmittel und als Kohlenstoffquelle dienten. In einem Nebenprojekt wurde zudem die elektrochemische oxidative Cyclisierung von Enaminonen zu Indolen untersucht, wobei es jedoch nicht gelang die konkurrierende Bildung von Pyrrolen zu unterdrücken, welche wahrscheinlich aus der Dimerisierung der Enaminone resultierte.