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User-friendly protocols for the protecting group-free synthesis of 2,2'-biphenols via Suzuki-Miyaura coupling of o-halophenols and o-boronophenol are presented. The reactions proceed in water in the presence of simple additives such as K2CO3, KOH, KF, or TBAF and with commercially available Pd/C as precatalyst. Expensive or laboriously synthesized ligands or other additives are not required. In the case of bromophenols, efficient rate acceleration and short reaction times were accomplished by microwave irradiation.
The Suzuki-Miyaura couplings of o-, m-, and p-halophenols with o-, m-, and p-phenol boronic acids were investigated for all combinations under standardized conditions, using Pd/C as a heterogeneous catalyst and water as a solvent. In the case of iodophenols, conventional heating was used, while for bromophenols significantly better results could be obtained using microwave irradiation. This systematic study revealed that 2,4'-biphenol is particularly difficult to access, irrespective of the starting materials used, but that these difficulties can be overcome by using different additives. The conclusions drawn from this investigation allowed us to identify conditions for the protecting group-free or minimized total synthesis of biaryl-type phytoalexins. These compounds possess antibacterial activity and are produced by fruit trees as a response to microbial infection.
Allyl alkyl carbonates
(2014)
Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von Methoden zur Synthese von auf Phenol basierenden Naturstoffen. Insbesondere wurde bei der Methodenentwicklung die Nachhaltigkeit in den Vordergrund gerückt. Dies bedeutet, dass durch die Zusammenfassung mehrerer Syntheseschritte zu einem (Tandem-Reaktion) beispielsweise unnötige Reaktionsschritte vermieden werden sollten. Ferner sollten im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst ungiftige Reagenzien und Lösungmittel verwendet werden, ebenso wie mehrfach wiederverwertbare Katalysatoren zum Einsatz kommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Methoden zum Aufbau von Biphenolen mittels Pd/C-katalysierten Suzuki-Miyaura-Kupplungen entwickelt. Diese Methoden sind insofern äußerst effizient, da der ansonsten gebräuchliche Syntheseweg über drei Reaktionsschritte somit auf lediglich eine Reaktionsstufe reduziert wurde. Weiterhin wurden die Reaktionsbedingungen so gestaltet, dass einfaches Wasser als vollkommen ungiftiges Lösungsmittel verwendet werden konnte. Des Weiteren wurde für diese Reaktionen ein Katalysator gewählt, der einfach durch Filtration vom Reaktionsgemisch abgetrennt und für weitere Reaktionen mehrfach wiederverwendet werden konnte. Darüber hinaus konnte durch die Synthese von mehr als 100 Verbindungen die breite Anwendbarkeit der Methoden aufgezeigt werden. Mit den entwickelten Methoden konnten 14 Naturstoffe - z. T. erstmals - synthetisiert werden. Derartige Stoffe werden u. a. von den ökonomisch bedeutenden Kernobstgewächsen (Äpfeln, Birnen) als Abwehrmittel gegenüber Schädlingen erzeugt. Folglich konnte mit Hilfe dieser Methoden ein Syntheseweg für potentielle Pflanzenschutzmittel entwickelt werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde ein Zugang zu den sich ebenfalls vom Phenol ableitenden Chromanonen, Chromonen und Cumarinen untersucht. Bei diesen Untersuchungen konnte durch die Entwicklung zweier neuer Tandem-Reaktionen ein nachhaltiger und stufenökonomischer Syntheseweg zur Darstellung substituierter Benzo(dihydro)pyrone aufgezeigt werden. Durch die erstmalige Kombination der Claisen-Umlagerung mit einer Oxa-Michael-Addition bzw. konjugierten-Addition wurden zwei vollkommen atomökonomische Reaktionen miteinander verknüpft und somit eine überaus effiente Synthese von allyl- bzw. prenylsubstituierten Chromanonen und Chromonen ermöglicht. Ferner konnten durch die Anwendung einer Claisen-Umlagerung-Wittig-Laktonisierungs-Reaktion allyl- bzw. prenylsubstituierte Cumarine erhalten werden. Herausragendes Merkmal dieser Methoden war, dass in nur einem Schritt der jeweilige Naturstoffgrundkörper aufgebaut und eine lipophile Seitenkette generiert werden konnte. Die Entwicklung dieser Methoden ist von hohem pharmazeutischem Stellenwert, da auf diesen Wegen Verbindungen synthetisiert werden können, die zum einem über das notwendige pharmakologische Grundgerüst verfügen und zum anderen über eine Seitenkette, welche die Aufnahmefähigkeit und damit die Wirksamkeit im Organismus beträchtlich erhöht. Insgesamt konnten mittels der entwickelten Methoden 15 Chromanon-, Chromon- und Cumarin-Naturstoffe z. T. erstmals synthetisiert werden.
Magnaldehydes B and E along with their 4'-methylated derivatives are naturally occurring 2,4'-biphenols that have been isolated from the Magnoliaceae. Herein, these natural products have been synthesized from a common intermediate, which was obtained by a microwave-promoted, hetero-geneously catalyzed, and protecting-group-free Suzuki-Miyaura coupling reaction in an aqueous medium. These reaction conditions were also successfully applied to a one-step synthesis of the slime mold metabolite dictyobiphenyl B.
Tandem Claisen Rearrangement/6-endo Cyclization Approach to Allylated and Prenylated Chromones
(2015)
Allyl, dimethylallyl and prenyl ethers derived from o-acyl-phenols reacted upon microwave irradiation to form C-allylated or -prenylated chromone derivatives, depending on the substitution pattern of the arene and the allyl substituent. The reaction proceeds through a tandem Claisen rearrangement and 6-endo-trig or 6-endo-dig cyclization sequence. For prenyl ethers, the tandem sequence can be extended by a Cope rearrangement to furnish 6-prenylchromones. The method is potentially useful for the synthesis of natural products and drugs.
para-Substituted aryl prenyl ethers undergo a deprenylation reaction upon microwave irradiation. This offers the opportunity to use a prenyl ether as a thermolabile protecting group in the synthesis of natural products with a chromone structure, which proceeds via a tandem deprenylation/6-endo-cyclization sequence.
Allyl, dimethylallyl, crotyl, and prenyl ethers of various aromatic ortho-hydroxy carbonyl compounds undergo a tandem sequence of Claisen rearrangement, carbonyl olefination, and cyclization upon microwave irradiation in the presence of a stabilized ylide. The products are multiply substituted 6- or 8-allylated or prenylated coumarins (2H-chromen-2-ones).
ortho-Aryl phenols, synthesized via protecting group free Suzuki-Miyaura coupling of ortho-halophenols and arene boronic acids, undergo a cyclization to dibenzofurans via oxidative C-H activation. The reaction proceeds under microwave irradiation in short reaction times using catalytic amounts of Pd(OAc)(2) without additional ligands.
exo-Methylene-beta-lactams were synthesized in two steps from commercially available 3-bromo-2-(bromomethyl)-propionic acid and reacted with arene diazonium salts in a Heck-type arylation in the presence of catalytic amounts of Pd(OAc)(2) under ligand-free conditions. The products, arylidene-beta-lactams, were obtained in high yields as single isomers. The beta-hydride elimination step of the Pd-catalyzed coupling reaction proceeds with high exo-regioselectivity and E-stereoselectivity. With aryl iodides, triflates, or bromides, the coupling products were isolated only in low yields, due to extensive decomposition of the starting material at elevated temperatures. This underlines that arene diazonium salts can be superior arylating reagents in Heck-type reactions and yield coupling products in synthetically useful yields and selectivities when conventional conditions fail.