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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 10 / Mathematik und Naturwissenschaften  → Institut für Chemie  → Arbeitsgruppe Organische Chemie  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-1135

Titel: 4,5-Dihydro-1,3-dioxepine als chirale Bausteine in der enantioselektiven organischen Synthese
Autor(en): Brethauer, Dirk
Klassifikation (DDC): 540 - Chemie (Chemistry and allied sciences)
Issue Date: 16-Jul-2004
Herausgeber: FB 18, Naturwissenschaften, Institut für Chemie, Arbeitsgruppe Organische Chemie
Zusammenfassung: Durch asymmetrische Doppelbindungsisomerisierung mittels Me-DuPHOS-modifizierter Dihalogen-Nickel-Komplexe als Katalysatorvorstufen lassen sich aus 2-Alkyl-4,7-dihydro-1,3-dioxepinen hochenantiomerenreine 2-Alkyl-4,5-dihydro-1,3-dioxepine erhalten. Ein Ziel dieser Arbeit war es, die bisher noch unbekannte Absolutkonfiguration dieses Verbindungstyps zu bestimmen und darüber hinaus ihre Einsatzfähigkeit in der enantioselektiven organischen Synthese zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden enantiomerenangereichertes 2-Isopropyl- und 2-tert-Butyl-4,5-dihydro-1,3-dioxepin mit m-Chlorperbenzoesäure epoxidiert. Dabei bildeten sich die entsprechenden 3-Chlorbenzoesäure-(2-alkyl-5-hydroxy-1,3-dioxepan-4yl)-ester in hohen Ausbeuten und Diastereoselektivitäten. Von den vier zu erwartenden Diastereomeren wurden jeweils nur zwei mit einer Selektivität von mehr als 95:5 gebildet. Im Fall des 3-Chlorbenzoesäure-(2-isopropyl-5-hydroxy-1,3-dioxepan-4yl)-esters konnte das Haupt-diastereomer kristallin erhalten werden. Durch röntgenspektroskopische Untersuchung war es möglich, die Relativ-Konfiguration dieser Verbindung zu bestimmen. Die Ester lassen sich unter Ringverengung in 2-Alkyl-1,3-dioxan-4-carbaldehyde umlagern. Ausgehend von diesen Carbaldehyden stehen zwei Synthesewege zur Verfügung, welche zu Verbindungen führen deren Absolutkonfiguration bereits bekannt ist. So erhält man durch Reduktion 2-Alkyl-1,3-dioxan-4-yl-methanole, welche sich in 1,2,4-Butantriol überführen lassen. Oxidation ergibt die 2-Alkyl-1,3-dioxan-4-carbonsäuren, aus denen 3-Hydroxytetrahydrofuran-2-on gewonnen werden kann. Messung des Drehwertes dieser beiden literaturbekannten Verbindungen liefert nicht nur Information über deren Enantiomerenreinheit sondern ebenfalls über die Konfiguration ihres Stereozentrums. In Kombination mit der Relativ-Konfiguration des Esters ist somit ein Rückschluss auf die Absolutkonfiguration der eingesetzten 4,5-Dihydro-1,3-dioxepine möglich. Die auf den beschriebenen Wegen gewonnenen Substanzen finden Anwendung in der stereoselektiven organischen Synthese. Löst man die Chlorbenzoesäureester in Dichlormethan und behandelt sie mit wässriger Salzsäure, so entstehen die bicyclischen 2-Alkyltetrahydrofuro[2,3-d][1,3]dioxole. Auch bei diesen Verbindungen konnten hohe Enantio- und Diastereoselektivitäten erzielt werden. Der intermolekular verlaufende Reaktionsmechanismus der Bicyclus-Bildung, welcher unter Abspaltung eines den Alkylrest tragenden Aldehyds und dessen Neuanlagerung unter Ausbildung eines Acetals verläuft, konnte in dieser Arbeit durch ein Kreuzungsexperiment bestätigt werden. Umacetalisierung der Bicyclen liefert 2-Methoxytetrahydrofuran-3-ol, aus dem durch Acetalspaltung Tetrahydrofuran-2,3-diol erhalten wird, das die Halbacetalform der entsprechenden Desoxytetrose darstellt, die auf diese Weise in einer de novo-Synthese hergestellt werden kann.Optically active 2-alkyl-4,5-dihydro-1,3-dioxepins have been obtained in high yields and with high enantiomeric excess by asymmetric double-bond isomerization of 2-alkyl-4,7-dihydro-1,3-dioxepins with Me-Duphos modified nickel complexes. The theme of this thesis was to establish the hitherto unknown absolute configuration of these new chiral building blocks and to demonstrate their applicability in enantioselective organic synthesis. For these reasons the epoxidation of enantiomeric enriched 2-isopropyl- and 2-tert-butyl-4,5-dihydro-1,3-dioxepin has been investigated. The reaction with m-chlorperbenzoic acid afforded 2-alkyl-substituted (5-hydroxy-1,3-dioxepan-4-yl) 3-chlorobenzoates in high yields and with high diastereoselectivity. Only two diastereomers could be detected with dr > 95:5. For the 2-isopropyl derivative, the main diastereomer was obtained in a pure crystalline form by recrystallization from pentane. The relative configuration of this compound was unambigously established by x-ray crystallography. The 3-chlorobenzoic esters underwent acid-catalyzed ring-contraction to give 2-alkyl-4-hydroxymethyl-1,3-dioxanes, which have been transformed into optically active 1,2,4-butanetriol by reduction and 3-hydroxytetrahydrofuran-2-on by oxidation. Comparison of the optical rotation of the latter compounds with literature data indicated, that the aforementioned transformations proceed with only small losses of optical purity. Together with the relative configuration of the intermediate 3-chlorbenzoic esters, these transformations also allowed the determination of the absolute configuration of the dioxins. Treatment of the 3-chlorobenzoic esters with aqueous HCl in dichloromethane led to 2-alkyltetrahydrofuro[2,3-d][1,3]dioxoles with high diastereo- and enantioselectivities. Crossover experiments revealed, that this reaction proceeds via an intermolecular mechanism. The bicycles have been transformed into 3-hydroxy-2-methoxytetrahydrofuran by acid-catalyzed transacetalization, and into 2,3-dihydroxytetrahydrofuran by acid-catalyzed acetal cleavage. Thus, a de novo synthesis of a desoxytetrose has been realized by using optically active 2-alkyl-4,5-dihydro-1,3-dioxepins. Several other useful compounds have been prepared with high enantiomeric excess, which have already found application in the stereoselective organic synthesis.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-1135
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