Sulfur-containing palladacycles as catalyst precursors for the heck reaction

(formula presented) The air, water, and highly thermally stable sulfur-containing palladacycles, mainly derived from the ortho-palladation of benzylic thioethers, are exceptional catalyst precursors for the Heck reaction. The reaction can be performed with aryl iodides, bromides, and chlorides, with acrylic esters and styrene, leading to turnover numbers up to 1 850 000.

Sulfur-containing palladacycles: Efficient phosphine-free catalyst precursors for the Suzuki cross-coupling reaction at room temperature

Cyclopalladated compounds derived from the ortho-metalation of benzylic tert-butyl thioethers are excellent catalyst precursors for the Suzuki cross-coupling reaction of aryl bromides and chlorides with phenylboronic acid under mild reaction conditions. A broad range of substrates and functional groups are tolerated in this protocol, and highly catalytic activity is attained.

Toxicity of synthetic piperonyl compounds to leaf-cutting ants and their symbiotic fungus

The development of Leucoagaricus gongylophorus, the fungus cultured by the leaf-cutting ant Atta sexdens was inhibited in vitro by synthetic compounds containing the piperonyl group. In addition, worker ants that were fed daily on an artificial diet to which these compounds were added had a higher mortality rate than the controls. The inhibition of the fungal growth increased with the size of the carbon side chain ranging from C1 through C8 and decreasing thereafter. 1-(3,4-Methylenedioxybenzyloxy)octane (compound 5) was the most active compound and inhibited the fungal development by 80% at a concentration of 15 μg m1-1. With worker ants the toxic effects started with compound 5 and increased with the number of carbons in the side chain. Thus, for the same concentration (100 μg m1-1) the mortality rates observed after 8 days of diet ingestion were 82%, 66% and 42%, for 1-(3,4-methylenedioxybenzyloxy)decane, 1-(3,4-methylenedioxybenzyloxy)dodecane and compound 5, respectively, whereas with commercial piperonyl butoxide the mortality was 68%. The latter compound, which is known as a synergist insecticide, was as inhibitory to the symbiotic fungus as the synthetic compound 5. The possibility of controlling these insects in the future using compounds that can target simultaneously both organisms is discussed. © 2001 Society of Chemical Industry.

Behavior of bromide in the photoelectrocatalytic process and bromine generation using nanoporous titanium dioxide thin-film electrodes

In this study, the photoelectrocatalytic behavior of bromide and generation of bromine using TiO2 was investigated in the separate anode and cathode reaction chambers. Our results show that the generation of bromine begins around a flatband potential of -0.34 V vs. standard calomel electrode (SCE) at pH 3.0 under UV illumination and increases with an increase in positive potential, finally reaching a steady-state concentration at 1.0 V vs. SCE. Maximum bromine formation occurs over the range of pH 4-6, decreasing sharply at conditions where the pH > 7. © 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The mechanism of dephosphorylation of bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate in mixed micelles of cationic surfactants and lauryl hydroxamic acid

(Figure Presented) Mixed micelles of cetyltrimethylammonium bromide (CTABr) or dodecyltrimethylammonium bromide (DTABr) and the α-nucleophile, lauryl hydroxamic acid (LHA) accelerate dephosphorylation of bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate (BDNPP) over the pH range 4-10. With a 0.1 mole fraction of LHA in DTABr or CTABr, dephosphorylation of BDNPP is approximately 10 4-fold faster than its spontaneous hydrolysis, and monoanionic LHA - is the reactive species. The results are consistent with a mechanism involving concurrent nucleophilic attack by hydroxamate ion (i) on the aromatic carbon, giving an intermediate that decomposes to undecylamine and 2,4-dinitrophenol, and (ii) at phosphorus, giving an unstable intermediate that undergoes a Lossen rearrangement yielding a series of derivatives including N,N-dialkylurea, undecylamine, undecyl isocyanate, and carbamyl hydroxamate. © 2009 American Chemical Society.

Synthesis, characterization and antifungal activity of quaternary derivatives of chitosan on Aspergillus flavus

Two series of new chitosan derivatives were synthesized by reaction of deacetylated chitosan (CH) with propyl (CH-Propyl) and pentyl (CH-Pentyl) trimethylammonium bromides to obtain derivatives with increasing degrees of substitution (DS). The derivatives were characterized by 1H NMR and potentiometric titration techniques and their antifungal activities on the mycelial growth of Aspergillus flavus were investigated in vitro. The antifungal activities increase with DS and the more substituted derivatives of both series, CH-Propyl and CH-Pentyl, exhibited antifungal activities respectively three and six times higher than those obtained with commercial and deacetylated chitosan. The minimum inhibitory concentrations (MIC) were evaluated at 24, 48 and 72h by varying the polymer concentration from 0.5 to 16g/L and the results showed that the quaternary derivatives inhibited the fungus growth at polymer concentrations four times lower than that obtained with deacetylated chitosan (CH). The chitosans modified with pentyltrimethylammonium bromide exhibited higher activity and results are discussed taking into account the degree of substitution (DS). © 2012 Elsevier GmbH.

Molecularly designed layer-by-layer (LbL) films to detect catechol using information visualization methods

The control of molecular architectures has been exploited in layer-by-layer (LbL) films deposited on Au interdigitated electrodes, thus forming an electronic tongue (e-tongue) system that reached an unprecedented high sensitivity (down to 10-12 M) in detecting catechol. Such high sensitivity was made possible upon using units containing the enzyme tyrosinase, which interacted specifically with catechol, and by processing impedance spectroscopy data with information visualization methods. These latter methods, including the parallel coordinates technique, were also useful for identifying the major contributors to the high distinguishing ability toward catechol. Among several film architectures tested, the most efficient had a tyrosinase layer deposited atop LbL films of alternating layers of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) and 1,2-dipalmitoyl-sn-3-glycero-fosfo-rac-(1-glycerol) (DPPG), viz., (DODAB/DPPG)5/DODAB/Tyr. The latter represents a more suitable medium for immobilizing tyrosinase when compared to conventional polyelectrolytes. Furthermore, the distinction was more effective at low frequencies where double-layer effects on the film/liquid sample dominate the electrical response. Because the optimization of film architectures based on information visualization is completely generic, the approach presented here may be extended to designing architectures for other types of applications in addition to sensing and biosensing. © 2013 American Chemical Society.

Tuning the nanostructure of DODAB/nickel tetrasulfonated phthalocyanine bilayers in LbL films

Nanostructured films of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) and nickel tetrasulfonated phthalocyanine (NiTsPc) were layer-by-layer (LbL) assembled to achieve a synergistic effect considering the distinct properties of both materials. Prior to LbL growth, the effect of NiTsPc on the structure of DODAB vesicles in aqueous medium was investigated by differential scanning calorimetry (DSC). Therefore, DODAB/NiTsPc LbL films were prepared using NiTsPc at concentrations below and above the limit concentration of vesicle formation according to our DSC experiments. As a result, LbL films with distinct nanostructures were obtained, which were studied at micro and nanoscales by micro-Raman and atomic force microscopy, respectively. A linear growth of the LbL films was observed by ultraviolet-visible absorption spectroscopy. However, the bilayer thickness and the surface morphology of the LbL films were radically affected depending on NiTsPc concentration. The electrostatic interaction between DODAB and NiTsPc was identified via Fourier transform infrared (FTIR) absorption spectroscopy as the main driving force responsible for LbL growth. Because LbL films have been widely applied as transducers in sensing devices, DODAB/NiTsPc LbL films having distinct nanostructures were tested as proof-of-principle in preliminary sensing experiments toward dopamine detection using impedance spectroscopy (e-tongue system). The real capacitance vs. dopamine concentration curves were treated using Principal Component Analysis (PCA) and an equivalent electric circuit, revealing the role played by the LbL film nanostructure and the possibility of building calibration curves. © 2013 Elsevier B.V.

Preliminary X-ray crystallographic studies of a Lys49-phospholipase A(2) homologue from Bothrops pirajai venom complexed with p-bromophenacyl bromide and alpha-tocopherol inhibitors

PrTX-I, a non-catalytic and myotoxic Lys49-PLA(2) from Bothrops pirajai venom has been crystallized alone and in complex with bromophenacyl bromide (BPB), alpha-tocopherol and alpha-tocopherol acetate inhibitors. These crystals have shown to diffract X-rays between 2.34 and 1.65 angstrom resolution. All complexes crystals are isomorphous and belong to the space group P2(1) whereas native PrTX-I crystals belong to the P3(1)21.

Exploiting the enantioselectivity of Baeyer-Villiger monooxygenases via boron oxidation

The enantioselective carbon-boron bond oxidation of several chiral boron-containing compounds by Baeyer-Villiger monooxygenases was evaluated. PAMO and M446G PAMO conveniently oxidized 1-phenylethyl boronate into the corresponding 1-(phenyl)ethanol (ee = 82-91%). Cyclopropyl boronic esters were also oxidized but with no enantioselectivity. beta-Boryl carboxylic esters were not oxidized by any BVMOs. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Strukturierte halbleitende Thiophene

In dieser Arbeit wurden neue, ionische Oligo- und Poly-thiopene synthetisiert. Diese Verbindungen wurden unterAnwendung der Multischichttechnik von Decher zwei- unddreidimensional strukturiert. Zur Synthese der Verbindungen wurde die Stille-Kupplung vonThiophenbromiden und -zinnorganylen eingesetzt. Als ionischeGruppen fanden Sulfonium- und Phosphoniumsalze Verwendung. Bei optischen Untersuchungen konnte die effektive Kon-jugations länge der Substanzen bestimmt werden. MittelsCyclovoltammetrie wurden ihre Redoxeigenschaften untersucht.Die Polymere wurden mittels GPC, DSC und TGA charak-terisiert. Die Charakterisierung des Polythiophen-Multischichtaufbausdurch UV-Spektroskopie bewies die Gleichförmigkeit desSchichtaufbaus. Der Schichtaufbau unter Verwendung vonBolaamphiphilen verlief ebenfalls erfolgreich. Elektrochemische Untersuchungen an den Multischichtenergaben ein reversibles Verhalten, ebenfalls durchgeführteImpedanz-Messungen bewiesen das reversible Verhalten derRedox-Reaktion. Polyelektrolytschichten wurden ebenfalls auf ionisch imMikrometerbereich vorstrukturierten Substraten aufgebaut, umeine dreidimensionale Struktur zu erhalten. Ionischfunktionalisierte Polymerlatices wurden ebenfalls alsTemplat zum Aufbau dreidimensionaler Strukturen eingesetzt. Es wurden Gelbildner auf Terthiophenbasis synthetisiert,deren Struktur durch Röntgenmessungen untersucht wurde. DerGelbildner konnte ab 4% Massenanteil organische Lösungs-mittel vergelen.

Asymmetrische Synthese von 2-substituierten N-Galactosyl-piperidinderivaten und deren Verwendung zum Aufbau bicyclischer Heterocyclen

Ziel dieser Arbeit war es, ausgehend von auxiliargebundenen Piperidinderivaten, unterschiedliche chirale bi- und tricyclische Verbindungen darzustellen. Dazu wurde das 2,3,4,6-Tetra-O-pivaloyl--D-galactosylamin durch Kondensation mit Aldehyden in die entsprechenden Galactosylaldimine überführt, die in einer Lewissäure-katalysierten hochdiastereoselektiven Tandem-Mannich-Michael-Reaktionssequenz mit Danishefsky-Dien zu 2-substituierten Dehydropiperidinonen umgesetzt wurden. Die auf diese Weise zugänglichen chiralen Heterocyclen wurden diastereoselektiv in trans-konfigurierte 5-Bromverbindungen überführt. In einer Thiazolsynthese nach Hantzsch konnten die -Bromketone mit ambidenten Nukleophilen, wie Thiobenzamiden und unsymmetrischen Thioharnstoffderivaten, in niedrigen Ausbeuten zu bicyclischen Tetrahydro-thiazolo[5,4-c]pyridinen umgesetzt werden. Weitere bicyclische Heterocyclen mit einem Tetrahydro-thieno[2,3-c]pyridin-System konnten durch eine Gewald-Cyclisierung an 2-substituierten N-Galactosyl-piperidinonen erhalten werden. Durch Palladium-katalysierte Kreuzkupplungen an heterocyclischen Enoltriflaten, die ausgehend von den N-Galactosyl-dehydropiperidinonen synthetisiert wurden, gelang die Einführung von Aryl-, Alkinyl- und Alkenylsubstituenten in 4-Position des Piperidinringes. Zur Freisetzung der 2,4-disubstituierten Dehydropiperidinen wurde die N-glycosidische Bindung im sauren Milieu gespalten. Verbindungen mit einer exocyclischen Doppelbindung wurden einer Diels-Alder-Reaktion mit N-Phenylmaleinimid zum Aufbau von Isochinolinderivaten eingesetzt. Des Weiteren gelang die Synthese von 2-benzylsubstituierten N-Galactosyl-dehydropiperidinonen, wobei ortho-halogensubstituierte Phenylacetaldehyde eingesetzt wurden. Die in hohen Diastereomerenüberschüssen gebildeten Dehydropiperidinone wurden in die entsprechenden Enoltriflate überführt und einer Domino-Suzuki-Heck-Reaktion unterworfen. In dieser Kaskadenreaktion konnten tricyclische diastereomerenreine Benzomorphanderivate synthetisiert werden.

Synthese von Carbolinen durch übergangsmetall-katalysierte [2+2+2]-Cycloaddition von Alkinen und Nitrilen: Ein neuer Weg zur Totalsynthese von Lavendamycin

Carboline sind eine große Gruppe von natürlich vorkommenden Alkaloiden, die eine tricyclische Pyrido[b]indol-Ringstruktur gemeinsam habe. Das breite Spektrum biologischer Eigenschaften dieser Verbindungsklasse macht sie zu einem interessanten Syntheseziel. Die größte Herausforderung in der Darstellung von Carbolinen ist die regioselektive Funktionalisierung an den aromatischen Positionen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein A ABC-Zugang zu beta- und gamma-Carbolinen entwickelt werden, dessen Schlüsselschritt der Aufbau des Carbolin-Gerüsts durch eine übergangsmetall-katalysierte [2+2+2]-Cycloaddition von 1,6-Diin-Einheiten und Nitrilen ist. Die benötigten Diin-Einheiten wurden in wenigen Schritten ausgehend von 2-Iodanilin durch eine Reaktionssequenz aus Sonogashira-Reaktion mit terminalen Alkinen, N-Tosylierung und N-Ethinylierung mit Alkinyliodonium-Salzen synthetisiert. Eine flexible Funktionalisierung dieser Diine wurde durch palladium-katalysierte sp2-sp-Kreuzkupplungsreaktionen der terminalen Alkine mit Aryl- und Alkenylhalogeniden erreicht. Cp*RuCl- und [Rh(cod)2]BF4/BINAP-katalysierte [2+2+2]-Cycloadditionen der 1,6-Diine mit elektronenarmen Nitrilen lieferte in hoher Regioselektivität beta- oder gamma-Carboline. In Übereinstimmung mit literaturbekannten übergangsmetall-katalysierten [2+2+2]-Cycloadditionen konnte dabei eine starke Abhängigkeit von sterischen und elektronischen Faktoren beobachtet werden. Um das Potential dieser Methode zu demonstrieren, wurde der Einsatz der [2+2+2]-Cycloaddition in Totalsynthese von Lavendamycin untersucht. Lavendamycin, ein aus Bakterien stammendes Chinochinolin-substituiertes beta-Carbolin mit antimikrobieller und signifikanter Antitumor-Aktivität, wurde ausgehend von Hydrochinon und 2-Iodanilin in 14 Schritten und in einer Gesamtausbeute von 29% dargestellt.

Enantioselektive Synthese von Tetrahydroprotoberberinen und anderen Benzylisochinolinalkaloiden aus alpha-Aminonitrilen

Ziel dieser Arbeit war es, ausgehend von alpha-Aminonitrilen verschiedene Tetrahydroisochinolin-Alkaloide darzustellen. Es wurde gezeigt, dass sich das alpha-Aminonitril unter kontrollierten Bedingungen quantitativ in alpha-Position deprotonieren lässt und durch anschließende C-1-Alkylierung mit substituierten Benzylbromiden zu 1 Benzyl-3,4-dihydroisochinolinen umsetzen lässt. Diese konnten im nächsten Schritt mittels asymmetrischer Transferhydrierung nach Noyori in Alkaloid-Vorläufer mit hoher optischer Reinheit umgewandelt werden. Zur Überführung der (S)-1-Benzylisochinoline in die natürlich vorkommenden Alkaloide wurden diese N-methyliert und entschützt. Auf diese Weise konnten (+)-Laudanosin, (+)-Laudanidin und (+)-Armepavin dargestellt werden. Pictet-Spengler-Cyclisierung der Benzylisochinoline erzeugte Alkaloide vom Protoberberin-Typ. Die Ullmann-Kupplung zum Aufbau der Diaryletherbrücke bildete den Schlüsselschritt bei der Darstellung von Bisbenzylisochinolinalkaloiden. Unter Verwendung von N,N-Dimethylglycin, CuI und dem Einsatz von Mikrowellen-Strahlen wurden im folgenden Schritt (+)-O-Methylthalibrin und (+)-O-Tetramethylmagnolamin in enantiomerenreiner Form und mit guten Ausbeuten dargestellt. Die Synthese von (−)-Tetrahydropalmatin unter Reaktionsbedingungen nach Pictet und Spengler über ein in C-2’ blockiertes (S)-1-Benzylisochinolin gelang nicht. Stattdessen erfolgte eine exocyclische [1,3]-Umlagerung der Benzyl-Gruppe des Iminium-Ions. Diese Umlagerung ist mit der von Knabe gefundenen endocyclischen Umlagerung von 1,2-disubstituierten 1,2-Dihydroisochinolinen verwandt. Der Nachweis über das Auftreten freier Radikale während der hier gefundenen [1,3]-Benzyl-Umlagerung erfolgte über ein Crossover-Experiment, Isotopen-Markierung sowie Studien zur Inhibierung bzw. Initiierung freier Radikale. Die experimentellen Befunde und DFT Berechnungen von Straub unterstützen die Theorie zum Verlauf über eine diffusionskontrollierte Radikal-Ketten-Reaktion.

Reaktionen monovalenter Münzmetalle in flüssigem Ammoniak

Im Rahmen dieser Arbeit konnten erstmals eine Reihe von Ammoniakaten von Münzmetallhalogeniden (M(I)Hal) und Pseudohalogeniden aus flüssigem Ammoniak in einkristalliner Form isoliert und strukturell charakterisiert werden. Mit dem Ammoniakat des Gold(I)-iodids wurden Metathesen in flüssigem Ammoniak durchgeführt, die die Isolierung einiger sehr thermolabiler, teilweise explosiver Alkoholate des Golds ermöglichten. Die Bestimmung der Kristallstruktur eines Gold(I)-phenolates erlaubte erste Einblicke in deren Aufbau.rnIn der Reihe der Ammoniakate der M(I)Hal mit Ausnahme von Silberiodid, werden keine direkten Metall-Halogen-Kontakte ausgebildet. Die Ammoniakate der Chloride und Bromide des Kupfers und Silbers sowie des Kupferiodids besitzen isotype Strukturen. Sie liegen als Trisammoniakate [M(NH3)3]Hal vor. Im Ammoniakat von Silberiodid besitzen die Silberionen durchgängig die Koordinationszahl 4. Neben Ag•••NH3- findet man auch direkte Kationen-rnAnionen-Kontakte und sehr kurze Ag(I)-Ag(I)-Abstände. Das Goldkation im Ammoniakat von Goldiodid besitzt die Koordinationszahl 2 und wird ausschließlich durch Ammoniakmoleküle koordiniert. Die gebildeten H3N-NH3-Hanteln werden über aurophile Wechselwirkungen verknüpft.rn rnDie Ammoniakate der Cyanide von Silber und Gold, enthalten molekulare Baueinheiten des Typs:(H3N)nMCN [(n= 1 für M= Au und n= 2 für M= Ag].rnrnAnders als bei den solvatfreien Homologen wird eine Ausbildung von Polymerketten nicht beobachtet. Das linear aufgebaute Ammoniakat von Goldcyanid ermöglicht die Ausbildung von aurophilen Wechselwirkungen. Metallophile Wechselwirkungen zwischen dem als Dimer vorliegenden Ammoniakat von AgCN scheinen nicht ausgebildet zu werden.rnrnMetatheseversuche von Goldiodid mit einem Amid und diversen Alkanolaten lieferten teilweise explosive Produkte. Es ist davon auszugehen, dass mit zunehmender Basizität der eingesetzten Anionen, die an das Gold(I)-ion koordinierten Ammoniakmoleküle deprotoniert werden und explosives Goldamid gebildet wird. Der als zweites Produkt entstehende Alkohol kann ebenfalls ein Ammoniakat bilden. Im Fall von Li-Fencholat wird ein solches in Form sehr tiefschmelzender Einkristalle erhalten.rnrnDa die Deprotonierung der an Gold koordinierten Ammoniakmoleküle unweigerlich zu explosiven oder sehr instabilen Produkten führt, wurde die geringere Basizität der Phenolate ausgenutzt, um dies zu umgehen. Im Falle der Umsetzung von AuI mit Li-2,6-di-tert.-butylphenolat gelang tatsächlich die Isolierung eines kristallinen Gold(I)-phenolats.rn