Development of simple and efficient synthetic strategies for production of fine chemicals of pharmaceutical relevance : metal-mediated allylation combined with applied catalysis

Den snart 200 år gamla vetenskapsgrenen organisk synteskemi har starkt bidragit till moderna samhällens välfärd. Ett av flaggskeppen för den organiska synteskemin är utvecklingen och produktionen av nya läkemedel och speciellt de aktiva substanserna däri. Därmed är det viktigt att utveckla nya syntesmetoder, som kan tillämpas vid framställningen av farmaceutiskt relevanta målstrukturer. I detta sammanhang är den ultimata målsättningen dock inte endast en lyckad syntes av målmolekylen, utan det är allt viktigare att utveckla syntesrutter som uppfyller kriterierna för den hållbara utvecklingen. Ett av de centralaste verktygen som en organisk kemist har till förfogande i detta sammanhang är katalys, eller mera specifikt möjligheten att tillämpa olika katalytiska reaktioner vid framställning av komplexa målstrukturer. De motsvarande industriella processerna karakteriseras av hög effektivitet och minimerad avfallsproduktion, vilket naturligtvis gynnar den kemiska industrin samtidigt som de negativa miljöeffekterna minskas avsevärt. I denna doktorsavhandling har nya syntesrutter för produktion av finkemikalier med farmaceutisk relevans utvecklats genom att kombinera förhållandevis enkla transformationer till nya reaktionssekvenser. Alla reaktionssekvenser som diskuteras i denna avhandling påbörjades med en metallförmedlad allylering av utvalda aldehyder eller aldiminer. De erhållna produkterna innehållende en kol-koldubbelbindning med en närliggande hydroxyl- eller aminogrupp modifierades sedan vidare genom att tillämpa välkända katalytiska reaktioner. Alla syntetiserade molekyler som presenteras i denna avhandling karakteriseras som finkemikalier med hög potential vid farmaceutiska tillämpningar. Utöver detta tillämpades en mängd olika katalytiska reaktioner framgångsrikt vid syntes av dessa molekyler, vilket i sin tur förstärker betydelsen för de katalytiska verktygen i organiska kemins verktygslåda.

Orgaaninen synteesikemia, pian 200 vuotta vanha tieteenhaara, on vaikuttanut merkittävästi modernien yhteiskuntien hyvinvointiin. Eräs orgaanisen synteesikemian lippulaivoista on uusien lääkkeiden sekä erityisesti aktiivisten lääkeaineiden kehittäminen ja tuotanto. Näin ollen on erityisen tärkeää kehittää uusia synteesimenetelmiä, joita voidaan soveltaa farmaseuttisesti merkittävien rakenteiden syntetiikassa. Tässä yhteydessä perimmäinen tavoite ei ole ainoastaan tavoitemolekyylin onnistunut syntetisointi, vaan yhä tärkeämpää on kehittää kestävän kehityksen mukaisia synteesireittejä. Yksi keskeisimmistä orgaanisen kemistin työkaluista tässä yhteydessä on katalyysi, tai tarkemmin sanottuna mahdollisuus soveltaa erilaisia katalyyttisiä reaktioita monimutkaisten rakenteiden valmistamisessa. Vastaavissa teollisuusprosesseissa tehokkuus kasvaa samalla, kun jätteentuotanto minimoidaan. Tämä hyödyttää luonnollisesti kemian teollisuutta samanaikaisesti, kun negatiiviset ympäristövaikutukset pienenevät merkittävästi. Tässä väitöskirjassa on kehitetty uusia synteesireittejä farmaseuttisesti merkittävien hienokemikaalien tuotantoa varten yhdistämällä suhteellisen yksinkertaisia transformaatioita uusiksi reaktiosekvensseiksi. Kaikki reaktiosekvenssit, jotka käsitellään tässä väitöskirjassa, aloitettiin metallivälitteisellä valikoitujen aldehydien tai aldimiinien allyloinnilla. Saadut tuotteet, jotka sisältävät hiili-hiilikaksoissidoksen sekä lähelle sijoittuvan hydroksyyli- tai aminoryhmän, muokattiin edelleen soveltaen tunnettuja katalyyttisiä reaktioita. Kaikkia tässä väitöskirjassa esiteltyjä syntetisoituja molekyylejä voidaan luonnehtia hienokemikaaleiksi, joilla on mahdollisuus menestyä farmaseuttisissa sovellutuksissa. Tämän lisäksi erilaisia katalyyttisiä menetelmiä sovellettiin menestyksekkäästi näiden molekyylien syntetiikassa, mikä osaltaan vahvistaa katalyyttisten työkalujen merkitystä orgaanisen kemian työkalulaatikossa.