Zur Synthese von alpha-Aminoaldehyden und Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren durch Aziridinierung funktionalisierter Olefine

Ziel dieser Arbeit war, durch Aziridinierung homochiraler 5-Methyl-4H-1,3-dioxinen eine neue Methode zur Synthese von alpha-Aminoaldehyden und den ableitbaren Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren zu entwickeln. Die chiralen 5-Methyl-4H-1,3-dioxine sind mit hohen Enantiomerenüberschüssen durch asymmetrische Doppelbindungsisomerisierung von 5-Methylen-1,3-dioxanen zugänglich. Die Metall-katalysierte Aziridinierung der 5-Methyl-4H-1,3-dioxine mit der Nitrenquelle (N-Tosylimino)phenyliodinan führte direkt zu N-Tosyl-geschützen 4-Methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyden. Vermutlich über ein Aziridin als nicht isolierbare Zwischenstufe werden über eine Ringöffnungs-/Ringverengungsreaktion die Oxazolidinderivate gebildet, vorzugsweise in Gegenwart von Cu(I)-Katalysatoren, während die Rhodium-katalysierte Reaktion ausschließlich zu Insertionsprodukten führt. In der Cu-katalysierten Aziridinierung ist das Verhältnis von Aziridinierung/Insertion abhängig von der Katalysatorkonzentration. Die Aziridinierung mit N-(p-Nitrobenzolsulfonyl)- und N-(Trimethylsilylethylsulfonyl)- substituierten Nitrenquellen führt zu Oxazolidinderivaten mit leichter abspaltbaren Schutzgruppen. Diese Nitrenquellen können in situ aus den korrespondierenden Sulfonamiden mit Iodosobenzol dargestellt werden. Bei dem Einsatz homochiraler 4H-1,3-Dioxine ist Erhalt der Stereoinformation abhängig vom Substituenten in 2-Position der Dioxine sowie von der Polarität des Lösungsmittels. Die höchsten Selektivitäten wurden in tert-Butylmethylether erzielt. In Falle des 2-tert-Butyl-4-methyl-3-(toluol-4-sulfonyl)-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyds kristallisiert das Hauptdiastereomer in enantiomerenreiner Form. Die Absolutkonfiguration wurde durch Röntgenkristallstrukturanalyse ermittelt. Das Anwendungspotential dieser neuen Methode konnte durch Überführen der Serinale in Aminoalkohole und alpha-Methylserin-Derivate sowie in der Synthese der unnatürlichen Aminosäure alpha-Vinylalanin gezeigt werden.

Zur Herstellung von chiralen α-Aminosäuren mit α-quartären Zentren und deren Verwendung als Synthone in der organischen Synthese

Ziel dieser Arbeit war, ausgehend von alpha-Aminoaldehyden eine kurze und effiziente Synthese zur Darstellung von Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren in enantiomerenreiner Form und davon ableitbare wichtige Synthone in der organischen Synthese zu entwickeln. Der enantiomerenreine 2-tert-Butyl-4-methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyd ist via kupfer-katalysierter Aziridinierung des enantiomerenangereicherten 2-tert-Butyl-5-methyl-4H-1,3-dioxins mit der Nitrenquelle (N-Tosylimino)phenyliodinan zugänglich. Eine anschließende Oxidation mit Natriumhyperchlorid und Wasserstoffperoxid führt zur korrespondierenden Carbonsäure, die via sauer katalysierter Acetalspaltung und nachfolgender Abspaltung der Tosyl-Schutzgruppe in enantiomerenreines alpha-Methylserin in sehr guten Ausbeuten umgewandelt werden kann. Mit dem Einsatz von in C5-Position Ethyl-substituiertem 2-tert-Butyl-4H-1,3-dioxin ist analog das N-Tosyl geschützte alpha-Ethylserin darstellbar. Um die bestehende Lösungsmittelabhängigkeit in weniger polaren Losungsmitteln wie Dichlormethan oder Diethylether der Aziridinierung in Bezug auf ihre Diastereoselektivität und Reaktivität zu minimieren, wurden unterschiedliche Nitrenquellen untersucht. [N-(p-Methoxybenzolsulfonyl)imino]methoxyphenyliodinan stellte sich als die potenteste Nitrenquelle heraus und die Ausbeute konnte auf bis zu 70% gesteigert werden. Die Anwendbarkeit des N-Tosyl geschützten alpha-Methylserins konnte mit der Synthese des β-Lactons und 2-Carboxylethylether-2-aziridin unter Mitsunobu-Bedingungen gezeigt werden. Dabei ist die Reaktion durch einfache Variation des Lösungsmittels und der Reaktionstemperatur zu beiden Produkten in sehr guten Ausbeuten hin steuerbar. Das β-Lacton konnte anschließend erfolgreich in das N-Tosyl- und S-Acetyl- geschützte alpha-Methylcystein überführt werden.

Elektrochemische und spektroelektrochemische Untersuchungen symmetrischer und unsymmetrischer Spiroverbindungen

In dieser Arbeit wurden elektronische Eigenschaften der sogenannten Spiroverbin-dungen untersucht, die aus zwei durch ein gemeinsames Spiro-Kohlenstoffatom miteinander verbundenen π-Systemen bestehen. Solche Untersuchungen sind notwendig, um die gezielte Synthese organischer Materialien mit bestimmten optischen, elektrischen, photoelektrischen oder magnetischen Eigenschaften zu ermöglichen. Im einzelnen wurden mit Hilfe der Cyclovoltammetrie, Square-Wave-Voltammetrie und Spektroelektrochemie eine Reihe homologer Spiro-p-oligophenyle, sowie symmetrisch und unsymmetrisch substituierte Spiroverbindungen und Spirocyclopentadithiophene unter-sucht. Dabei ergaben sich folgende Einflussfaktoren: Kettenlänge, verschiedene Substituenten (Trimethylsilyl, tert-Butyl, Fluor, Pyridyl, perfluoriertes Pyridyl, Dimethylamino-Gruppe), verschiedene Positionen der Substitution, Lage der Spiroverknüpfung und Art des π-Systems im Spirokern. Die elektronischen Eigenschaften der untersuchten Verbindungen variieren systema-tisch mit der Kettenlänge. So vermindert sich der Betrag der Redoxpotentiale der Spiroverbin-dungen mit Zunahme der Kettenlänge, während die Anzahl der übertragenen Elektronen mit zunehmender Kettenlänge wächst. Die Absorption der neutralen und geladenen Spezies ver-schiebt sich mit steigender Kettenlänge bathochrom. Der Substituenteneinfluss auf die Poten-tiallage hängt davon ab, welcher der Effekte +I, -I, +M, -M überwiegt; dabei spielt auch die Position der Substitution eine Rolle. Weiter lässt sich der Einfluss der Lage der Spiroverknüpfung auf die Redoxpotentiale mit der verschiedenen Coulomb-Abstoßung innerhalb oder/und zwischen Phenylketten bei symmetrisch und unsymmetrisch verknüpften Spiroverbindungen begründen. Schließlich wurden die Redoxmechanismen der untersuchten Spiroverbindungen er-mittelt. Die meisten Verbindungen werden zum Bis(radikalion) reduziert bzw. oxidiert (Me-chanismus A). Nur wenige Verbindungen werden nach Mechanismus B reduziert, in dem das Elektron unter Bildung eines Dianions in die schon einfach reduzierte Molekülhälfte über-geht. Die Unterschiede der Redoxpotentiale, der Lage der Absorption, des Reduktionsme-chanismus der Verbindungen mit unterschiedlichen Spirokernen (Spirobifluoren und Spiro-cyclopentadithiophen) konnten mit den unterschiedlichen elektronischen Strukturen von Phe-nyl- und Thiophenring (aromatisches und heteroaromatisches π System) erklärt werden.

Amphiphile Verbindungen der 14. Gruppe - Synthese, Eigenschaften und Anwendungen von Organosilanolen

Im Rahmen dieser Dissertation wurde an der Darstellung stabiler, amphiphiler Silantriole gearbeitet. Es ist gelungen eine kontinuierliche Reihe sukzessive um CH2-Einheiten verlängerter Silantriole des Typs H3C(CH2)nC(CH3)2Si(OH)3 (n = 1-5) durch eine vierstufige Synthesesequenz ausgehend von n-Alkylbromiden herzustellen und zum Teil röntgenographisch zu untersuchen. Ihre oberflächenaktiven Eigenschaften in wässrigen Lösungen konnten erstmals mittels Oberflächenspannungsmessungen belegt werden. Durch gezielte Kondensationsreaktionen mit Trifluoressigsäure wurden ausgehend von den oben beschriebenen Silantriolen selektiv die entsprechenden Disiloxan-Tetrole erhalten und ebenfalls zum Teil durch Röntgenstrukturanalysen charakterisiert. Als weitere Kondensationsprodukte der Silantriole konnten die ersten Octasilsesquioxane mit tertiären Kohlenstoff-Substituenten durch Umsetzungen mit n-Bu4NF selektiv und in hohen Ausbeuten erhalten und ebenfalls röntgenographisch identifiziert werden. Es wurde an der Darstellung Aryl-substituierter Silantriole RSi(OH)3 (R = Mesityl-, Xylyl- und Tetramethyl-phenyl-) gearbeitet. Diese zeichnen sich jedoch durch ihre hohe Instabilität in Lösung und im Festkörper aus und konnten zum Teil nur zusammen mit ihren primären Kondensationsprodukten erhalten werden. Darüber hinaus wurden stabile Silandiole des Typs R(t-Bu)Si(OH)2 (R = n-Butyl und n-Pentyl) sowie das (o-CF3C6H4)2Si(OH)2 in hohen Ausbeuten und selektiv synthetisiert. Die Festkörpereigenschaften des (o-CF3C6H4)2Si(OH)2 sowie seiner Vorstufe (o-CF3C6H4)2SiCl2 konnten durch Kristallstrukturanalysen genauer untersucht werden. In der Arbeit wurden die ersten Anwendungen von Silanolen als Silan-Kupplungsreagenzien bei der Oberflächenmodifizierung von Glas beschrieben. Im Gegensatz zu gängigen säureassistierten Beschichtungen zeichnen sich diese Silanol-Beschichtungen durch eine deutlich höhere Hydrophobizität aus. Dies konnte durch Kontaktwinkel- und Zeta-Potential-Messungen bestätigt werden. Durch Röntgenreflektivitäts- und Sarfus-Messungen ist die Ausbildung von Monolagen im Falle von t-BuSi(OH)3-beschichteten Oberflächen plausibel. Die Oberflächenmorphologie der Silantriol-Beschichtungen wurde mittels AFM-Messungen untersucht. Die Si(OH)3-Funktion konnte in der vorliegenden Arbeit als ein neues Pharmakophor etabliert werden. Die Silantriole CySi(OH)3, TerSi(OH)3 und CH3CH2C(CH3)2Si(OH)3 (Cy = Cyclohexyl, Ter = Terphenyl) sind in der Lage das Enzym Acetylcholinesterase reversibel zu hemmen. Dabei zeigt das CySi(OH)3 mit 45 % relativ zur Kontrolle die höchste Inhibition.

Three substituted 4-pyrazolylbenzoates: hydrogen-bonded supramolecular structures in one, two and three dimensions

The molecules of ethyl 4-(5-amino-3-methyl-1H-pyrazol-1yl) benzoate, C13H15N3O2, are linked by two independent N-H center dot center dot center dot O hydrogen bonds into a chain of edge-fused and alternating R-4(2)(8) and R-2(2)(20) rings. A combination of N-H center dot center dot center dot N and N-H center dot center dot center dot O hydrogen bonds links the molecules of methyl 4-(5-amino-3-tert-butyl-1H-pyrazol-1-yl) benzoate, C15H19N3O2, into sheets of alternating R-2(2)(20) and R-6(6)(32) rings. In 4-(5-amino-3-methyl-1H-pyrazol-1-yl) benzoic acid monohydrate, C11H11N3O2 center dot H2O, the molecular components are linked into a three-dimensional framework structure by a combination of five independent hydrogen bonds, two of O-H center dot center dot center dot N type and one each of O-H center dot center dot center dot O, N-H center dot center dot center dot O and N-H center dot center dot center dot N types

The promotion of grassland forb abundance: A chemical or biological solution?

Techniques that increase the biodiversity value of species-poor grassland are required if conservation targets aimed at reversing the decline in species-rich grassland are to be met. This study investigated the diversification of swards dominated by Lolium perenne by testing the efficacies of two treatments applied to reduce competitive exclusion of species introduced as seed. The 'biological' treatment was the addition of the hemiparasitic plant species introduced as seed. The 'biological' treatment was the application of a selective graminicide, fluazifop-P-butyl (Fusilade 250EW). Changes in plant community composition were monitored for a period of 2 years. Values of plant species richness increased significantly between years regardless of treatment, but to a greater extent in plots sown with R. minor. The number of established sown species and their richness and tended to promote unsown species rather than those introduced as seed. Overall, the R. minor treatment was associated with the greatest impact on sward composition, facilitating establishment and development of the introduced species and promoting forb abundance. (c) 2007 Gessellschaft fur Okologie. Published by Elsevier GmbH. All rights reserved.

Immobilisation of eta(3)-allyidicarbonyl complexes of Mo-II with bidentate nitrogen ligands within aluminium-pillared clays

Molybdenum(II) complexes [MOX(CO)(2)(eta(3)-allyl)(CH3CN)(2)] (X = Cl or Br) were encapsulated in an aluminium-pillared natural clay or a porous clay heterostructure and allowed to react with bidentate diimine ligands. All the materials obtained were characterised by several solid-state techniques. Powder XRD, and Al-27 and Si-29 MAS NMR were used to investigate the integrity of the pillared clay during the modification treatments. C-13 CP MAS NMR, FTIR, elemental analyses and low-temperature nitrogen adsorption showed that the immobilisation of the precursor complexes was successful as well as the in situ ligand-substitution reaction. The new complex [MoBr(CO)(2)(eta(3)-allyl)(2-aminodipyridyl)] was characterised by single-crystal X-ray diffraction and spectroscopic techniques, and NMR studies were used to investigate its fluxional behaviour in solution. The prepared materials are active for the oxidation of cis-cyclooctene using tert-butyl hydroperoxide as oxidant, though the activity of the isolated complexes is higher. ((c) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2008).

Extraction behavior of the synergistic system 2,6-bis-(benzoxazolyl)-4-dodecyloxylpyridine and 2-bromodecanoic acid using Am and Eu as radioactive tracers

In this study, the extraction properties of a synergistic system consisting of 2,6-bis-(benzoxazolyl)-4-dodecyloxylpyridine (BODO) and 2-bromodecanoic acid (HA) in tert-butyl benzene (TBB) have been investigated as a function of ionic strength by varying the nitrate ion and perchlorate ion concentrations. The influence of the hydrogen ion concentration has also been investigated. Distribution ratios between 0.03-12 and 0.003-0.8 have been found for Am(III) and Eu(HI), respectively, but there were no attempts to maximize these values. It has been shown that the distribution ratios decrease with increasing amounts of ClO4-, NO3-, and H+. The mechanisms, however, by which the decrease occurs, are different. In the case of increasing perchlorate ion concentration, the decrease in extraction is linear in a log-log plot of the distribution ratio vs. the ionic strength, while in the nitrate case the complexation between nitrate and Am or Eu increases at high nitrate ion concentrations and thereby decreases the distribution ratio in a non-linearway. The decrease in extraction could be caused by changes in activity coefficients that can be explained with specific ion interaction theory (SIT); shielding of the metal ions, and by nitrate complexation with Am and Eu as competing mechanism at high ionic strengths. The separation factor between Am and Eu reaches a maximum at similar to1 M nitrate ion concentration. Thereafter the values decrease with increasing nitrate ion concentrations.

Heterogenisation of Os species on MCM-41 structure for epoxidation of trans-stilbene

Metal organic chemical vapour deposition technique (MOCVD) has been used to immobilise Os species onto the internal porous structure of MCM-41. Evidence suggests that volatile Os-3(CO)(12) cluster reacts with surface silanol groups of the MCM-41 via an oxidative addition reaction to yield a trinuclear HOs3(CO)(10)(OSi-) surface species. After heat treatment in air or at their very low surface coverage, these triangular sites break up to partially oxidised mononuclear surface species. In the presence of tert-butyl hydroperoxide (TBHP) as an oxidant, we demonstrate that the mononuclear species form extremely active species that catalyse the oxidation of trans-stilbene selectively to the corresponding epoxide. By carefully controlling the parameters of the MOCVD method (loading and calcination temperature), we report a new class of optimised MCM-41 porous heterogeneous catalysts carrying isolated but active Os sites for the selective oxidation of trans-stilbene in liquid phase. The reaction selectivity of the solid supported Os is apparently higher than the soluble homogeneous Os-3(CO)(12) cluster. It is envisaged that our solid supported catalysts not only facilitate separation from products but also offer an excellent utilisation of Os for catalysis. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

A temperature-dependent relative-rate study of the OH initiated oxidation of n-butane: the kinetics of the reactions of the 1-and 2-butoxy radicals

The kinetics of the reactions of 1-and 2-butoxy radicals have been studied using a slow-flow photochemical reactor with GC-FID detection of reactants and products. Branching ratios between decomposition, CH3CH(O-.)CH2CH3 CH3CHO + C2H5, reaction (7), and reaction with oxygen, CH3CH(O-.)CH2CH3 + O-2 -> CH3C(O)C2H5 + HO2, reaction (6), for the 2-butoxy radical and between isomerization, CH3CH2CH2CH2O. -> CH2CH2CH2CH2OH, reaction (9), and reaction with oxygen, CH3CH2CH2CH2O. + O-2 -> C3H7CHO + HO2, reaction (8), for the 1-butoxy radical were measured as a function of oxygen concentration at atmospheric pressure over the temperature range 250-318 K. Evidence for the formation of a small fraction of chemically activated alkoxy radicals generated from the photolysis of alkyl nitrite precursors and from the exothermic reaction of 2-butyl peroxy radicals with NO was observed. The temperature dependence of the rate constant ratios for a thermalized system is given by k(7)/k(6) = 5.4 x 1026 exp[(-47.4 +/- 2.8 kJ mol(-1))/RT] molecule cm(-3) and k(9)/k(8) = 1.98 x 10(23) exp[(-22.6 +/- 3.9 kJ mol(-1))/RT] molecule cm(-3). The results agree well with the available experimental literature data at ambient temperature but the temperature dependence of the rate constant ratios is weaker than in current recommendations.

A rheological and SAXS study of the lamellar order in a side-on liquid crystalline block copolymer

We study the structure and shear flow behavior of a side-on liquid crystalline triblock copolymer, named PBA-b-PA444-b-PBA (PBA is poly(butyl acrylate) and PA444 is a poly(acrylate) with a nematic liquid crystal side-on mesogen), in the self-assembled lamellar phase and in the disordered phase. Simultaneous oscillatory shear and small-angle X-ray scattering experiments show that shearing PBA-b-PA444-b-PBA at high frequency and strain amplitudes leads to the alignment of the lamellae with normals perpendicular to the shear direction and to the velocity gradient direction, i.e., in the perpendicular orientation. The order-to-disorder transition temperature (T-ODT) is independent of the applied strain, in contrast to results reported in the literature for coil-coil diblock copolymers, which show an increase in T-ODT with shear rate. It is possible that in our system, T-ODT does not depend on the applied strain because the fluctuations are weaker than those present in coil-coil diblock copolymer systems.

Supramolecular aggregates between carboxylate anions and an octaaza macrocyclic receptor

The 28-membered octaazamacrocycle Me-2[28]py(2)N(6) was used as a receptor for the molecular recognition of aromatic and aliphatic carboxylate substrates. The receptor-substrate binding behaviour of (H6Me2[28]py(2)N(6))(6+) with an aliphatic (-O2C(CH2)(n)CO2-, n=0 to 4) and an aromatic (phthalate, isophthalate, terephthalate, 4,4'-dibenzoate, benzoate, 3- and 4-nitrobenzoate) series of carboxylate anions was evaluated by H-1 NMR spectroscopy (carried out in DMSO-d(6) at 300 K). Two association constants were found for most of the studied cases, except for 3- and 4-nitrobenzoate for which only K-1 was determined. For oxalate, malonate, benzoate and dibenzoate anions only the beta(2) constants could be obtained. The values of the first association constant cover a range from 2.86 to 3.69 (log units), and the second stepwise constant from 2.15 to 2.89 (also in log units). No special selectivity was found but the highest values were determined for adipate and the lowest for the monoprotic 3- and 4-nitrobenzoates. Single crystal X-ray structures of H6Me2[28]py(2)N(6)(6+) with terephthalate, 1, and 4,4'-dibenzoate (2) were determined showing supramolecular entities with general formula (H6Me2[28]py(2)N(6)).(substrate)(2)(PF6)(2).4H(2)O. These anions are the building blocks of an extensive 3-D network of hydrogen bonds.

Uranyl(VI) and lanthanum(III) thio-diglycolamides complexes: synthesis and structural studies involving nitrate complexation

New tri-functional ligands of the type R2NCCCH2SCH2CCNR2 (where R = iso-propyl, n-butyl or iso-butyl) were prepared and characterized. The coordination chemistry of these ligands with uranyl and lanthanum(III) nitrates was studied by using the IR, (HNMR)-H-1 and elemental analysis methods. Structures for the compounds [UO2(NO3)(2)((Pr2NCOCH2SCH2CONPr2)-Pr-i-Pr-i)] [UO2(NO3)(2)((Bu2NCOCH2SCH2CONBu2)-Bu-i-Bu-i)(2)] [La(NO3)(3)((Pr2NCOCH2SCH2CONPr2)-Pr-i-Pr-i)(2)] and [La(NO3)(3)((Bu2NCOCH2SCH2CONBu2)-Bu-i-Bu-i)(2)] were determined by single crystal X-ray diffraction. These structures show that the ligand acts as a bidentate chelating ligand and bonds through both the carbamoyl groups to the uranyl and lanthanum(III) nitrate groups. Solvent extraction studies show that the ligand can extract the uranyl ion from the nitric acid medium but does not show any ability to extract the americium (III) ion. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Water-soluble, unimolecular containers based on amphiphilic multiarm star block copolymers

A new class of water-soluble, amphiphilic star block copolymers with a large number of arms was prepared by sequential atom transfer radical polymerization (ATRP) of n-butyl methacrylate (BMA) and poly( ethylene glycol) methyl ether methacrylate (PEGMA). As the macroinitiator for the ATRP, a 2-bromoisobutyric acid functionalized fourth-generation hyperbranched polyester (Boltorn H40) was used, which allowed the preparation of star polymers that contained on average 20 diblock copolymer arms. The synthetic concept was validated by AFM experiments, which allowed direct visualization of single molecules of the multiarm star block copolymers. DSC and SAXS experiments on bulk samples suggested a microphase-separated structure, in agreement with the core-shell architecture of the polymers. SAXS experiments on aqueous solutions indicated that the star block copolymers can be regarded as unimolecular micelles composed of a PBMA core and a diffuse PPEGMA corona. The ability of the polymers to encapsulate and release hydrophobic guests was evaluated using H-1 NMR spectroscopy. In dilute aqueous solution, these polymers act as unimolecular containers that can be loaded with up to 27 wt % hydrophobic guest molecules.

Intermediate ion stability and regio selectivity polymerization using neutral salicyladiminato in propene nickel(II) and palladium(II) complexes as catalysts

The mechanism of the Heck reaction has been studied with regard to transition metal catalysis of the addition of propene and the formation of unsaturated polymers. The reactivity of nickel and palladium complexes with five different bidentate ligands with O,N donor atoms has been investigated by computational methods involving density functional theory. Hence, it is possible to understand the electronic and steric factors affecting the reaction and their relative importance in determining the products formed in regard of their control of the regiochemistry of the products. Our results show that whether the initial addition of propene is trans to O or to N of the bidentate ligand is of crucial importance to the subsequent reactions. Thus when the propene is trans to 0, 1,2-insertion is favoured, but when the propene is trans to N, then 2,1-insertion is favoured. This difference in the preferred insertion pathway can be related to the charge distribution engendered in the propene moiety when the complex is formed. Indeed charge effects are important for catalytic activity but also for regioselectivity. Steric effects are shown to be of lesser importance even when t-butyl is introduced into the bidentate ligand as a substituent. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.