Entwicklung und Anwendung elektrochemischer Synthesemethoden zur Darstellung von Naturstoffen und Carbonsäureamiden
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Abstract
Die vorliegende Dissertation beschreibt die Entwicklung und Anwendung elektrochemischer Reakionsprotokolle als nachhaltigere Alternative zum Einsatz stöchiometrischer Mengen herkömmlicher Oxidationsmittel in der organischen Chemie.
Der erste Abschnitt dieser Forschungsarbeit behandelt die Entwicklung eines allgemeinen Zugangs zur Synthese von Amaryllidaceae-Alkaloiden, wobei deine anodische Aryl-Aryl-Kupplung als Schlüsselschritt der jeweiligen Totalsynthese dient. Am Beispiel der formalen Totalsynthese von Galantamin wurde zunächst eine elektrochemische Methode zur Cyclisierung von 3,4,5-trioxygenierten Norbelladin-Derivaten mittels eines Design-of-Experiment-Ansatzes entwickelt. Nach erfolgreicher Optimierung der Elektrolyse, wurde das System auch auf einen flusschemischen Reaktionsaufbau adaptiert und optimiert. Die Anwendung dieser Strategie auf verschiedene Norbelladin-Derivate ermöglichte auch die Synthese von drei zusätzlichen Mitgliedern der Amaryllidaceae-Familie – epi-Crinin, epi-Martidin und einem Vorläufer von Siculin. Im Anschluss an dieses Projekt beschäftigten sich zwei weitere Teilprojekte mit ersten Untersuchungen zu den Totalsynthesen von Plicamin und Steganon, welche ebenfalls eine anodische, intramolekulare Aryl-Aryl-Kupplung für die Darstellung der Schlüsselintermediate beinhalten sollten.
Im zweiten Teil dieser Dissertation wird die Entwicklung eines elektrochemischen Zugangs zur nachhaltigeren Amidkupplung beschrieben. Unter Verwendung eines redoxaktiven Kupplungsreagenzes, welches zunächst durch anodische Oxidation zur Bildung eines Aktivesters aktiviert und nach erfolgter Amidkupplung wieder durch kathodische Reduktion regeneriert werden sollte, wurde ein katalytischer Zugang zu Carbonsäureamiden angestrebt. Zunächst wurden organische Tellur- und Antimonverbindungen als potentielle Kupplungsreagenzien untersucht, da sie sich durch geringe Oxidationspotentiale auszeichnen und damit eine vorrangige Oxidation des Kupplungsreagenzes, vor dem verwendeten Amin gewährleisten sollten. Nachdem diese Verbindungen allerdings keine erfolgreiche Amidkupplung ermöglichten, konnte ein System aus Triphenylphosphin und Iodid als zielführend identifiziert werden. Hierbei ermöglicht die anodische Oxidation von Iodid zu Triiodid eine indirekte Oxidation von Triphenylphosphin unter besonders milden Reaktionsbedingungen, wodurch dieses anschließend Aktivester mit Carbonsäuren bilden kann. Nach erfolgreicher Optimierung des anodischen Prozesses unter Verwendung stöchiometrischer Mengen an Triphenylphosphin, konnte diese Methode anschließend erfolgreich genutzt werden, um ein breites Substratspektrum unterschiedlicher Carbonsäuren und Aminkomponenten zu entsprechenden Amiden umzusetzen. Durch geringfügige Modifikation war zudem die Kupplung geschützter Aminosäuren zu Dipeptiden möglich.