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Die Synthese von (2Z,4E)-Diencarbonsäureestern und ihre Anwendung in der Totalsynthese von Polyacetylenen

Synthesis of (2Z,4E)-dienoic acid ester and their application in the total synthesis of natural occurring polyacetylenes

  • Z,E-Diene sind ein häufig auftretendes Strukturmerkmal in Naturstoffen. Aus diesem Grund ist die einfache Darstellung dieser Struktureinheit von großen Interesse in der organischen Chemie. Das erste Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Weiterentwicklung der Ringschlussmetathese-/ baseninduzierten Ringöffnungs-/ Veresterungssequenz (RBRV-Sequenz) zur Synthese von (2Z,4E)-Diencarbonsäureethylestern ausgehend von Butenoaten. Dazu wurde zunächst die RBRV-Sequenz optimiert. Diese aus drei Schritten bestehende Sequenz konnte in einem Eintopf-Verfahren angewendet werden. Die Ringschlussmetathese gelang mit einer Katalysatorbeladung von 1 mol% des GRUBBS-Katalysators der zweiten Generation in Dichlormethan. Für die baseninduzierte Ringöffnung des β,γ-ungesättigten δ Valerolactons wurde NaHMDS verwendet. Die Alkylierung der Carboxylatspezies gelang mit dem MEERWEIN-Reagenz. Die Anwendbarkeit der Sequenz wurde für verschiedene Substrate demonstriert. Die Erweiterung der Methode auf α-substituierte Butenoate unterlag starkenZ,E-Diene sind ein häufig auftretendes Strukturmerkmal in Naturstoffen. Aus diesem Grund ist die einfache Darstellung dieser Struktureinheit von großen Interesse in der organischen Chemie. Das erste Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Weiterentwicklung der Ringschlussmetathese-/ baseninduzierten Ringöffnungs-/ Veresterungssequenz (RBRV-Sequenz) zur Synthese von (2Z,4E)-Diencarbonsäureethylestern ausgehend von Butenoaten. Dazu wurde zunächst die RBRV-Sequenz optimiert. Diese aus drei Schritten bestehende Sequenz konnte in einem Eintopf-Verfahren angewendet werden. Die Ringschlussmetathese gelang mit einer Katalysatorbeladung von 1 mol% des GRUBBS-Katalysators der zweiten Generation in Dichlormethan. Für die baseninduzierte Ringöffnung des β,γ-ungesättigten δ Valerolactons wurde NaHMDS verwendet. Die Alkylierung der Carboxylatspezies gelang mit dem MEERWEIN-Reagenz. Die Anwendbarkeit der Sequenz wurde für verschiedene Substrate demonstriert. Die Erweiterung der Methode auf α-substituierte Butenoate unterlag starken Einschränkungen. So konnte der Zugang für α Hydroxyderivate realisiert werden. Bei der Anwendung der RBRV-Sequenz auf die α-substituierten Butenoate wurde festgestellt, dass diese sich nur in moderaten Ausbeuten umsetzen ließen und zudem nicht selektiv zu den (2E,4E)-konfigurierten α-substituierten-Dienestern reagierten. Der Einsatz von Eninen unter den Standardbedingungen der RBRV-Sequenz gelang nicht. Erst nach Modifizierung der Sequenz (höhere Katalysatorbeladung, Wechsel des Lösungsmittels) konnten die [3]Dendralen-Produkte in geringen Ausbeuten erhalten werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einsatz von (2Z,4E)-Diencarbonsäureethylestern in der Totalsynthese von Naturstoffen untersucht. Dazu wurden zunächst die Transformationsmöglichkeiten der Ester geprüft. Es konnte gezeigt werden, dass sich (2Z,4E)-Diencarbonsäureethylester insbesondere zur Synthese von (2Z,4E)-Aldehyden sowie zum Aufbau der (3Z,5E)-Dien-1-in-Struktur eignen. Anhand dieser Ergebnisse wurde im Anschluss die RBRV-Sequenz in der Totalsynthese eingesetzt. Dazu wurde zunächst der (2Z,4E)-Dienester Microsphaerodiolin in seiner ersten Totalsynthese auf drei verschiedene Routen hergestellt. Im Anschluss wurden sechs verschiedene Polyacetylene mit einer (3Z,5E)-Dien-1-in-Einheit hergestellt. Schlüsselschritte in ihrer Synthese waren immer die RBRV-Sequenz zum Aufbau der Z,E-Dien-Einheit, die Transformation des Esters in ein terminales Alkin sowie die CADIOT-CHODKIEWICZ-Kupplung zum Aufbau unsymmetrischer Polyine. Alle sechs Polyacetylene wurden zum ersten Mal in einer Totalsynthese synthetisiert. Drei Polyacetylene wurden ausgehend von (S)-Butantriol enantiomerenrein dargestellt. Anhand ihrer Drehwerte konnte eine Revision der von YAO und Mitarbeitern vorgenommen Zuordnung der Absolutkonfiguration der Naturstoffe vorgenommen werden.show moreshow less
  • Z,E-Dienes are a common motif in natural products. Therefore their simple preparation is of high interest. The first part of this work focuses on the improvement of the one-pot sequence “RBRV” consisting of three steps: ring closing metathesis, base induced ring opening and esterification of butenoates. This method yields (2Z,4E) dienoic acid esters. As optimized conditions were found the use of Grubbs catalysts 2nd Generation in dichloromethane, NaHMDS as base and Meerwein’s reagent as alkylating agent. The extension of this method on α-substituted butenoates was subject to many restrictions. The synthesis of precursors was realized for α-hydroxy derivates only. Application of these substrates in the RBRV sequence gave the desired products in moderate yield and diminished selectivity. The use of enines was demonstrated as well. For these substrates changes of the conditions were necessary. The products, [3]dendralenes, were obtained in low yield and excellent selectivity. The second part of this thesis focuses on the applicationZ,E-Dienes are a common motif in natural products. Therefore their simple preparation is of high interest. The first part of this work focuses on the improvement of the one-pot sequence “RBRV” consisting of three steps: ring closing metathesis, base induced ring opening and esterification of butenoates. This method yields (2Z,4E) dienoic acid esters. As optimized conditions were found the use of Grubbs catalysts 2nd Generation in dichloromethane, NaHMDS as base and Meerwein’s reagent as alkylating agent. The extension of this method on α-substituted butenoates was subject to many restrictions. The synthesis of precursors was realized for α-hydroxy derivates only. Application of these substrates in the RBRV sequence gave the desired products in moderate yield and diminished selectivity. The use of enines was demonstrated as well. For these substrates changes of the conditions were necessary. The products, [3]dendralenes, were obtained in low yield and excellent selectivity. The second part of this thesis focuses on the application of the RBRV-sequence in the total synthesis of natural products with a Z,E-diene unit. For this purpose it was demonstrated how the ester function can be transformed. As result it was shown that especially Z,E-diene-alkynes can be easily synthesized from Z,E-diene esters. Based on these results the RBRV was used in the synthesis of some natural products. These include Microsphaerodiolin, Atractylodemayne A, C and F as well as three other, unnamed, polyacetylenes. All of them have been synthesized for the first time. Three of them were synthesized in enatioselective manner utilizing enantiopure 1,2,4-butane triole as starting material.show moreshow less

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Metadaten
Author:Stephan AudörschGND
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-92366
Advisor:Bernd Schmidt
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Embargo Date:2017/07/04
Year of Completion:2016
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2016/06/24
Release Date:2016/07/04
Tag:2Z,4E-Diencarbonsäureester; Polyacetylene; Totalsynthese; organische Chemie
organic chemistry; polyacetylenes; total synthesis
Pagenumber:139
RVK - Regensburg Classification:VK 5070 , VK 5507
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Chemie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
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