Vanadium(V)-katalysierte Oxidationen substituierter Bishomoallylalkohole zur stereoselektiven O-Heterocyclen-Synthese

In der vorligenden Arbeit wurden Vanadium-abhängige Bromidperoxidase- (VBPO-) Modelle zur stereoselektiven Synthese funktionalisierter O-Heterocyclen entwickelt, die durch Vanadium-katalysierte Oxygenierung von Bishomoallylalkoholen mechanistisch untersucht wurden. Weiterhin wurden Bromcyclisierungen von Bishomoallylalkoholen auf enzymatischem (VBPO), oxidativem und radikalischem Weg für Referenzprodukte einer neuen Variante der Bromcyclisierung durch Vanadium-katalysierte Bromidoxidation durchgeführt. Die Selektivitätsmuster aus den Synthesen ß-hydroxylierter und ß-bromierter Tetrahydrofurane wurden anschließend innerhalb einfacher Naturstoffsynthesen genutzt. Anhand eigener Vorarbeiten wurden neue Vanadium(V)-Komplexe aus Triethoxyvanadat mit tridentaten Schiffbaseliganden, basierend auf Salicylaldehyd und Aminoalkoholen mit strukturell unterschiedlichen Seitenketten in quantitativen Ausbeuten synthetisiert und charakterisiert (51V-NMR, UV und IR). In Test-Cyclisierungen unterschiedlicher Bishomoallylalkohole eignete sich VO(salin)(OEt) mit hohen Umsätzen und guten Regio- wie Stereoselektivitäten am besten. Die relative Geschwindigkeitskonstante (krel = 120±20) der Vanadium-katalysierten Oxidation des Testsystems konnte über Konkurrenzkinetik (Alkenol versus Alken) ermittelt werden und weist deutlich auf eine Bindung des Alkenols an Vanadium während der Oxidation hin. Um die Regio- und Stereoselektivitäten Vanadium-Schiffbase-katalysierter Oxidationen von Bishomoallylalkoholen verstehen zu können, wurden stereochemische Studien anhand des Testsystems durchgeführt. Dessen Oxidation wird demnach im selektivitätsbestimmenden Schritt dem Metallzentrum abgewandt in like-Position bevorzugt gebildet und führt zu dem cis-konfigurierten Tetrahydrofuran als Hauptprodukt. Im Folgenden wurden Vanadium-katalysierte Oxidationen unterschiedlich substituierter bishomoallylischer Alkohole durchgeführt, sämtliche Oxidationen führten regioselektiv zu Tetrahydrofuranen als Hauptprodukte, die Oxygenierung Dimethyl-substituierter Pentenole lieferte durch Substitution an C-1 selektiv cis-konfigurierte Tetrahydrofurane, 2-Substitution führte ebenso wie 3-Substitution zu trans-konfigurierte Oxolanen. Alkohole nicht aktivierter Olefine wurden in der Reihenfolge C-1 ? C-3 mit höherer Selektivität zu trans-konfigurierten Tetrahydrofuranen gebildet. Die Regio- und Stereoselektivitäten der radikalischen Bromcyclisierungen folgen den schon in früheren Arbeiten unserer Arbeitsgruppe aufgestellten Richtlinien (5-exo-trig; 2,5-trans, 2,4-cis und 2,3-trans). Die ionischen Bromcyclisierungen 5,5-dimethylierter Bishomoallyl-alkohole mittels NBS verliefen komplementär zu den Radikal-Cyclisierungen regioselektiv und in Abhängigkeit der Phenylsubstituenten an C-1 - C-3 stereoselektiv zu den 2,5-trans-, 3,5-cis- und 4,5-trans-konfigurierten Tetrahydropyranen. Aus der Bromcyclisierung prochiraler Pentenole in Gegenwart eines Acetonpulvers aus Ascophyllum nodosum (A.n.A.P.) konnte das b-bromierte Tetrahydrofuran racemisch in 87proz. Ausbeute erhalten werden. Ebensowenig führte der Einsatz chiraler Liganden in der Vanadium-katalysierten Oxygenierung prochiraler Penten-1-ole bei guten Ausbeuten (>80%) zu Enantiomeren-angereicherten Tatrahydrofuranen. Innerhalb einfacher Naturstoffsynthesen wurden cis-Pityol, Linalooloxid sowie (-)-epi-Bisabololoxid selektiv unter Standardbedingungen der Vanadium-Schiffbase-katalysierten Oxidationen mit VO(salin)(OEt) und TBHP dargestellt. Die Stereoselektivitäten steigen proportional zu dem Größenunterschied der Substituenten an Position 1 der Bishomoallylalkohole. Abschließend wurde durch Vanadium-katalysierte Bromidoxiadtion mit TBHP eine neue dreistufige Totalsynthese der vier "natürlichen" Muscarin-Isomere ausgearbeitet. Die Gesamtausbeuten dieser Synthesen liegen zwischen 3.0 und 19.9%.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Würzburg

Year

2002

Author dc:creator

• Schmidt, Philipp

Contributors dc:contributor

• Hartung, Jens

• Vanadium
• Tetrahydrofuran
• Schiffbase
• Pentenol
• Oxidation
• Schiff-base

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