Synthesis of N-amino compounds and C2 symmetric N-amino compounds and transformation into aziridines using olefins

Aziridine, Stickstoffanaloga der Epoxide, können regio- und stereoselektive Ringöffnungsreaktionen eingehen, wodurch ihnen als „building blocks“ in der Organischen Synthese eine große Bedeutung zukommt. In dieser Arbeit wurden unterschiedliche N-Aminoverbindungen synthetisiert sowie die Anwendungsmöglichkeit dieser Hydrazinderivate als Stickstoffquellen in Aziridinierungen von Olefinen untersucht. In der vorliegenden Dissertation wurde eine neue Methode zur Darstellung von N-Aminosuccinimid entwickelt und die Einsatzmöglichkeit als Stickstoffquelle in Aziridinierungsreaktionen in einer Reihe von Umsetzungen mit funktionalisierten ebenso wie mit nicht-funktionalisierten Olefinen demonstriert. Die ableitbaren Aziridine wurden hierbei in Ausbeuten von bis zu 80 % erhalten. In der Aziridinierungsreaktion von N-Aminosuccinimid mit 4,7-Dihydro-2-isopropyl-1,3-dioxepin resultieren bicyclische Aziridinierungsprodukte, die als endo/exo-Isomere in einem 1:1-Verhältnis anfallen. Es ist in dieser Arbeit gelungen, die Isomere in guten Ausbeuten zu erhalten, sie säulenchromatographisch zu trennen und ihre Konfiguration im festen Zustand mittels Kristallstrukturanalyse eindeutig zu bestimmen. Enantiomerenangereicherte Olefine, wie z. B. in 2-Position alkylsubstituierte 5-Methyl-4H-1,3-dioxine mit Enantiomerenüberschüssen von 92% ee liefern in der Aziridinierung mit N-Aminosuccinimid und Iodosylbenzol ein 4-Methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehydderivat in einer zweistufigen Reaktion- der Aziridinierung und einer Umlagerung- ein 4-Methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehydderivat. Für die Diastereoselektivität des Aziridinierungsschrittes wurde 65 % de bestimmt. In einer neuen Synthese über zwei Stufen ausgehend von (+)-3,4-Dimethoxysuccinanhydrid konnte ein chiraler Stickstoffüberträger - (+)-N-Amino-3,4-dimethoxysuccinimid - in Ausbeuten bis zu 86 % synthetisiert. Die Umsetzung dieser optisch aktiven Stickstoffquelle mit einer Vielzahl prochiraler Alkene führt zu diastereomeren Aziridinen in Ausbeuten bis zu 65% und Diastereoselektivitäten von bis zu 66% de. Anhand ausgewählter Verbindungen konnten die Absolutkonfigurationen der Reaktionsprodukte mittels Kristallstrukturanalyse eindeutig geklärt 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.

El valor del trabajo cooperativo, la gestión del aula en pequeños grupos.

Resumen tomado de la publicación

La unidad de los seres vivos : ciencias de la naturaleza, biología y geología : tercer curso : materiales curriculares, profesores.

La primera impresión es de 1991

La unidad de los seres vivos : ciencias de la naturaleza, biología y geología : tercer curso : materiales curriculares, alumnos.

Existe un ejemplar en lengua valenciana con el título: La unitat dels éssers vius : ciències de la natura, biologia i geologia, tercer curs : alumnat. ISBN: 84-7890-701-7

Aproximacions a la síntesi estereoselectiva de noves heteroarilglicines

L'objectiu principal de la present tesi doctoral ha consistit fonamentalment en la síntesi de noves heteroarilglicines òpticament pures. Amb aquesta idea s'han desenvolupat dues estratègies diferents: síntesi estereoselectiva utilitzant auxiliars quirals i síntesi estereocontrolada utilitzant aldehids quirals derivats d' L-serina com a "building-blocks". Així doncs, per a la primera estratègia s'han dissenyat i sintetitzat els dos nous auxiliars quirals del tipus imidazolidin-2-ona 111 i 135 utilitzant L-fenilalanina i L-serina respectivament com a materials de partida òpticament purs. Davant els problemes detectats en la síntesi d'a-aminoàdics mitjançant síntesi asimètric, s'ha canviat d'estratègia i s'ha utilitzat una síntesi estereocontrolada utilitzant aldehids quirals obtinguts a partir d'L-serina.

Aproximacions sintètiques per a la preparació estereoselectiva de noves quinolil i pirazolilglicines i per a la preparació en fase sòlida de llibreries de benzotiazoles, 1,2,4-triazines i benzimidazoles

El treball experimental que ha permès redactar la present Tesi Doctoral ha estat dividit en dues parts. A la primera part es presenten els resultats referents a la síntesi estereocontrolada de noves heteroarilglicines (quinolil i pirazolilglicines) a partir de cetones acetilèniques, substrats quirals que permeten accedir a l'esquelet de diferents heterocicles (quinolines i pirazoles), la posterior obtenció dels corresponents quinolil i pirazolil--aminoalcohols i les diferents metodologies d'oxidació per tal d'accedir a les corresponents quinolil i priazolilglicines objectiu. A la segona part d'aquesta memòria s'ha estudiat, en dissolució, l'habilitat del grup alquilsulfona com a grup sortint eficaç en reaccions d'ipso-substitució nucleofilica. El desenvolupament d'aquesta reacció ha servit de punt de partida per a la creació de llibreries d'heterocicles amb alta diversitat molecular i potencial interès biològic sobre fase sòlida.

New Ruthenium complexes containing N, P and S-donor type of ligands: coordination chemistry, characterization and application to asymetric and non-asymetric catalysis

Síntesi de nous complexos de Ruteni amb lligands no quirals que tenen per fórmula [Ru(phen)([9]aneS3)X] (on X = H2O, py i MeCN). Caracterització espectroscòpica electroquímica i estructural d'aquesta família de complexos. Estudi de les seves propietats catalítiques en front a l'oxidació de substrats orgànics com l'alcohol benzílic en reaccions d'electrocatàlisi. Avaluació cinètica dels mecanismes de substitució entre els complexos Ru-py i Ru-MeCN. Generació d'un interruptor molecular foto-induït. Síntesi de nous complexos quirals de Ru atropoisomèricament purs amb lligands oxazolínics que tenen per fórmula [Ru(trpy)(Ph-box-R)X] on (X = Cl, H2O, py, MeCN, 2-OH-py). Caracterització estructural exhaustiva en estat sòlid (Raig-X) en solució (RMN) i en fase gas (càlculs DFT). Avaluació de la seva activitat catalítica en reaccions asimmetriques d'epoxidació de substrats proquirals. Síntesi de nous lligands polipiridílics quirals amb simetria C3. Estudi de la seva química de coordinació i avaluació de la seva activitat catalítica en reaccions asimmetriques d'oxidació i reducció.

Síntesi i Caracterització de Nous Complexos de Ruteni contenint Lligands Quirals. Aplicacions en Catàlisi Asimètrica

La Tesis describe una serie de complejos de Rutenio conteniendo ligandos quirales y su aplicación en catálisis asimétrica. Por un lado se describe el complejo [RuCl(bpea)((S)-BINAP)](BF4), donde (S)-BINAP es una difosfina quiral y bpea un ligando N-tridentado. Su aplicación en catálisis de hidrogenación asimétrica de sustratos olefínicos y carbonílicos, tanto en fase homogénea como heterogénea (tras inmovilización sobre soportes alumino-fosfato), ha mostrado excelentes resultados de conversión y excesos enantioméricos. Aparte, se ha desarrollado una familia de complejos con fórmula [Ru(T)(B)X], donde T representa un ligando tri-N-dentado, B una di-oxazolina quiral y X es Cl o H2O. Se ha estudiado la actividad catalítica de los aquocomplejos con T = tpm en epoxidaciones, determinándose la influencia de los sustituyentes en B sobre el rendimiento y la quimioselectividad, favorecidos por interacciones de tipo π-stacking. El uso de otros ligandos tridentados ha llevado a su rotura, habiéndose caracterizado sin embargo los correspondientes complejos

Síntesi, caracterització i avaluació com a catalitzadors de nous complexos quirals de platí

The oxidative addition proved to be a useful method to prepare platinum (II) hydridotiolate by reaction of tetrakis(triphenylphosphine)platinum(0) with aminothiolate and phosphinothiolate ligands like cysteamine, cysteine ethyl and methyl Esther, 2-(diphenylphosphino)ethanetiol and 2-(diphenylphosphino)propanetiol. The complexes are square-planar and the aminothiolate or phosphinothiolate ligands are chelated to platinum (II). The hydrido ligand is trans to the sulfur and the other coordination position is occuped by a triphenylphosphine ligand. The complexes are mononuclear and they show low symmetry. The only symmetry element, the plan is broke if the ligand is branched, obtaining asymmetric complexes C1. If the ligand has electronic or esteric impediments the reaction doesn't run and the starting products are recovered. This was observed with N,N-dimethylcysteamine and penicylamine methyl esther ligands. In the special case of orthoaminotiophenol the hydridotiolate was obtained but the ligand was not chelated. The aminothiolate complexes don't show solution equilibrium. Otherwise, the complexe with 2-(diphenylphosphino)ethanetiol show an isomerisation equilibrium which forms cis isomer as a minor component. The complexe with 2-(diphenylphosphino)-propanetiol shows a conformational equilibrium between chair and twist forms. The complexes have been tested as catalyst precursors in hydroformylation and hydrosilylation reactions. The hydroformylation reaction runs only in presence of SnCl2 as cocatalyst. Catalytic activity depends on the presence of triphenylphosphine and, with less magnitude, CO and H2 pressure. We also studied the enantioselectivity using a chiral complexe. In the hydrosililation reaction, catalysts run with good results (<90%) using triethylsilane as silicon hydride. Dehydrogenative addition product has been also found in this reaction.

Influence of adsorption geometry in the heterogeneous enantioselective catalytic hydrogenation of a prototypical enone

Asymmetric catalysis is of paramount importance in organic synthesis and, in current practice, is achieved by means of homogeneous catalysts. The ability to catalyze such reactions heterogeneously would have a major impact both in the research laboratory and in the production of fine chemicals and pharmaceuticals, yet heterogeneous asymmetric hydrogenation of C═C bonds remains hardly explored. Very recently, we demonstrated how chiral ligands that anchor robustly to the surface of Pd nanoparticles promote asymmetric catalytic hydrogenation: ligand rigidity and stereochemistry emerged as key factors. Here, we address a complementary question: how does the enone reactant adsorb on the metal surface, and what implications does this have for the enantiodifferentiating interaction with the surface-tethered chiral modifiers? A reaction model is proposed, which correctly predicts the identity of the enantiomer experimentally observed in excess.

Monatin and its stereoisomers: chemoenzymatic synthesis and taste properties

The sweet natural compound monatin 1 has two stereogenic centres and the (2S,4S) absolute configuration has been attributed to the natural isomer. We obtained all four stereoisomers as pure compounds by a six-step synthetic sequence. The stereogenic centre at C-4 was introduced stereoselectively by a regio- and enantiospecific enzymatic hydrolysis of the racemic ethyl dicarboxylate 4 using a protease from Aspergillus oryzae. The absolute configuration of the intermediate products was assigned by X-ray diffraction of chiral derivatives. The stereogenic centre at C-2 was introduced non-specifically, and the resulting diastereomeric mixtures were separated by RP-HPLC. The absolute configurations of the final products were established by comparing retention times on a chiral HPLC column with those of known samples. The four stereoisomers were submitted to tasting trials and three of them, particularly the (2R,4R) isomer, were found to be intensely sweet. A sample of natural monatin analysed under the same conditions is shown to contain all the four stereoisomers. The relative stereoisomeric content in the plant, as well as the possible isomerisation of the chiral centres during extraction and manipulation of monatin samples, are important points that need to be clarified by extensive analysis of the natural extracts. ((c) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2005).

Total synthesis of (+/-) maculalactone A, maculalactone B and maculalactone C and the determination of the absolute configuration of natural (+) maculalactone A by asymmetric synthesis

Maculalactones A, B and C from the marine cyanobacterium Kyrtuthrix maculans are amongst the only compounds based on the tribenzylbutyrolactone skeleton known in nature and (+) maculalactone A from the natural source possesses significant biological activity against various marine herbivores and marine settlers. We now report a concise synthesis of racemic maculalactone A in five steps from inexpensive starting materials. Maculalactones B and C were synthesized by a minor modification to this procedure, and the synthetic design also permitted an asymmetric synthesis of maculalactone A to be achieved in around 85% ee. The (+) and (-) enantiomers of maculalactone A were assigned, respectively, to the S and R configurations on the basis of the chiral selectivity expected for catecholborane reduction of an unsymmetrical ketone in the presence of Corey's oxazoborolidine catalyst. Surprisingly, it appeared that natural (+) maculalactone A was biosynthesized in K. maculans in a partially racemic form, comprising ca. 90-95% of the (S) enantiomer and 5-10% of its (R) enantiomer. Coincidentally therefore, the percentage enantiomeric excess of the product obtained from asymmetric synthesis almost exactly matched that found in nature. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Unexpectedly superior enantioselectivity for trans-stilbene cis-dihydroxylation over anchored triosmium carbonyl species in confined Al-MCM-41 channels

Superior enantioselectivity in the dihydroxylation of trans-stilbene catalysed by anchored triosmium carbonyl species without using a chiral modifier is observed inside sterically congested MCM-41 channels; this effect is more pronounced through the introduction of surface Al sites into the silicate.

Helices, chirality and interpenetration: the versatility and remarkable interconversion of silver-copper cyanide frameworks

The structural transformations between cesium silver-copper cyanides under modest conditions, both in solution and in the solid state, are described. Three new cesium silver(I) copper(I) cyanides with three-dimensional (3-D) framework structures were prepared as single crystals from a one-pot reaction initially heated under hydrothermal conditions. The first product to appear, Cs3Ag2Cu3(CN)(8) (I), when left in contact with the supernatant produced CsAgCu(CN)(3) (II) and CsAgCu(CN)(3)center dot 1/3H(2)O (III) over a few months via a series of thermodynamically controlled cascade reactions. Crystals of the hydrate (III) can be dehydrated to polycrystalline CsAgCu(CN)(3) (II) on heating at 100 degrees C in a remarkable solid-state transformation involving substantial breaking and reconnection of metal-cyanide linkages. Astonishingly, the conversion between the two known polymorphs of CsAg2Cu(CN)(4), which also involves a major change in connectivity and topology, occurs at 180 degrees C as a single-crystal to single-crystal transformation. Structural features of note in these materials include the presence of helical copper-cyanide chains in (I) and (II), which in the latter compound produce a chiral material. In (II) and (III), the silver-copper cyanide networks are both self- and interpenetrating, features also seen in the known polymorphs of CsAg2Cu(CN)(4).