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Im Rahmen der Dissertation "Metall-katalysierte enantioselektive Synthese von Propargylaminen und ihre Anwendungen in der Synthese" wurde eine Kupfer-katalysierte enantioselektive Additionsreaktion von Alkinen an in situ generierte Iminium-Ionen untersucht. Zunächst wurde eine neuartige Eintopf-Synthese entwickelt, die eine besonders atomökonomische und synthetisch wertvolle Methode zur Darstellung der Propargylamne darstellt. Dabei wurden equimolare Mengen von terminalen Alkinen, Aldehyden und sekundären Aminen in Gegenwart von katalytischen Mengen Kupferbromid und Quinap als chiralem Ligand umgesetzt. Die Methode toleriert Variationen und die Einführung von funktionellen Gruppen in alle drei Komponenten. Insbesondere die Ausweitung der Synthese auf aromatische Aldehyde ist erwähnenswert. Die auf diesem Wege erhaltenen Propargylamine wurden weiter funktionalisiert und so in synthetisch nützliche Derivate überführt. Unter anderem wurde die synthetische Anwendbarkeit in der enantioselektiven Totalsynthese des Alkaloids Coniin demonstriert. Im zweiten Teil der Dissertation wurde der Einfluß der Stickstoff-Schutzgruppen auf die Enantioselektivität der Reaktion untersucht. Dabei wurden verschiedene neue Schutzgruppen entwickelt. Der Einsatz von Di(2-phenallyl)amin in der Propargylaminsynthese erlaubte nach einer Palladium-katalysierten allylischen Substitution an den allyl-geschützten Propargylaminen die Darstellung primärer Propargylamine, die bis dahin nicht in guten Enantioselektivitäten zugänglich waren. Im abschließenden Teil der Dissertation wurde ein neuartiger, chiraler P,N-Ligand ausgehend von chiralen Propargylalkoholen entwickelt und in der asymmetrischen Synthese (Palladium-katalysierte allylische Substitution) getestet.

1. Anthracenderivate Durch Suzuki-Kupplung gelingt es, ausgehend von 9,10-Dibrom-2,6-di-tert-butylanthracen 9,10-diarylsubstituierte Anthracenderivate mit Ausbeuten von 22 - 82 % herzustellen. Die Kupplung von halogensubstituerten Arylen erfolgt durch nucleophile Addition einer Arylgrignardverbindung an 2,6-Di-tert-butylanthrachinon mit anschließender wässriger Aufarbeitung und Reduktion. Eine zweite Gruppe von Anthracenderivaten wird durch Pyrimidin-Kondensation aus Amidinen und Vinamidiniumsalzen mit Ausbeuten von 60-80% synthetisiert. Anhand der Röntgen-Kristallstrukturanalysen kann die Lage der Oligophenylreste und der Einfluss von Packungseffekten auf die Festkörperfluoreszenz untersucht werden. Die Anthracengrundkörper sind im Kristall fischgrätenartig zueinander angeordnet. In beiden Verbindungen sind die Phenyl- bzw. Naphtylreste aus der Anthracenebene herausgedreht, so dass keine Konjugation mit dem Antracenchromophor stattfindet. Die Naphtylgruppen sind annähernd coplanar angeordnet, aber so zueinander versetzt, dass die p-Systeme benachbarter Naphtylsubstituenten nicht miteinander wechselwirken können. Die Absorptionsmaxima der Verbindungen sind im Vergleich zum unsubstituierten Anthracen nur geringfügig bathochrom verschoben, da die Arylsubstituenten im Grundzustand aufgrund des Verdrillungswinkels nicht mit den Chromophor konjugieren können. Die Emissionsbanden werden hingegen durch die Planarisierung der Struktur im angeregen Zustand stark vom elektronischen Charakter der Substituenten beeinflusst, so dass mit steigendem Akzeptorcharakter eine bathochrome Verschiebung erreicht wird. Die Pyrimidin-Derivate zeigen eine stärkere bathochrome Verschiebung der Emissionsbande als die einfachen, arylsubstituierten Verbindungen. 2. Fluoranthenderivate Die Oligophenylen-Derivate von Fluoranthen werden durch Suzuki-Kupplung ausgehend von 7,10-Di-(4-Bromphenyl)fluoranthen in Ausbeuten von 25 - 35 % hergestellt. Die Synthese der pyrimidinsubstituierten Fluoranthenderivaten gelingt durch Kondensation von Amidinen und Vinamidiniumsalzen ausgehend von Fluoranthen-7,10-dicarbonsäurediethylesterin Ausbeuten zwischen 27 und 65 %. Es wurde versucht die Löslichkeit dieser Verbindungen durch zusätzliche Substitution mit löslichkeitssteigernden Resten zu erhöhen. Die Einführung von 8,9-Dicarbonsäureestern durch Diels-Alder-Reaktionen und anschließender Suzuki-Kupplung führt zu Verbindungen, die allerdings keine erhöhte Löslichkeit in organischen Lösemitteln zeigen. Die Substitution von Fluoranthen an der Position 8 mit Alkylresten durch Diels-Alder-Reaktionen verläuft nur in äußerst schlechten Ausbeuten von 7 bzw. 12 %. Die Synthese von Carboxylimiden durch eine Diels-Alder-Reaktion mit Maleinsäureanhydrid, anschließender Oxidation und Umsetzung mit Aminen gefolgt von einer Suzuki-Kupplung liefert gut lösliche Produkte in guten Ausbeuten. Die phenylensubstituierten Verbindungen zeigen nur geringen Einluß der Substituenten auf das Hauptabsorptionsmaximum, da die Reste nicht in der Fluoranthenebene liegen. Die p-Bande ist deutlich bathochrom verschoben und die beta-Bande gewinnt merklich an Intensität. Die Lage der Emissionsmaxima verschiebt sich nur geringfügig bathochrom, da sich hier die Phenyle im angeregten Zustand nicht planarisieren und nur gering mit dem Fluoranthengrundkörper konjugieren. Die Absorptions- und Emissionsbanden von Fluoranthen-7,10-dicarbonitril sind aufgrund des elektronenziehenden Charakters der Nitrilgruppe stark hypsochrom verschoben. Ebenso verhalten sich die symmetrischen Pyrimidinderivate in der Absorption, deren Emission aber im Vergleich zum Dinitril bathochrom verschoben ist. Hier kann man davon ausgegangen, dass eine Planarisierung und somit eine Vergrößerung des p-Systems im angeregten Zustand eintritt. Dies wird durch die Absorption und Emission der unsymmetrischen Verbindungen bestätigt. Die Absorption der Isoindol-Derivate ist im Vergleich zu den entsprechenden Fluoranthenderivate stark langwellig verschoben. Die Spektren werden von den Substituenten an Position 9 nicht beeinflusst. Die an Position 3 substituierten Fluoranthenderivate werden durch Suzukireaktion an 3-Bromacenaphthenchinon und anschließender Kondensation der entstandenen Acenaphtenchinonderivate mit 1,2-Phenylendiamin zu Acenaphtho[1,2-b]chinoxalinderivaten synthetisiert. Die Benzo[k]fluoranthen-7,12-dicarbonitrile können durch Kondensation mit 1,2-Benzoldiacetonitril synthetisiert werden. Die Arylsubstitution an Position 3 der Fluoranthen bewirkt eine Verbreiterung und bathochrome Verschiebung der Aborptionsbande. Die Lage der Emissionsbande ist stark abhängig von der Donorwirkung des Phenylsubstituen.

Im Rahmen der Dissertation wurden Neue Metall-mediatisierte und Metall-katalysierte selektive Synthesen mit Alkinen untersucht. Dabei stand die Entwicklung möglichst atomökonomischer Methoden zur Darstellung synthetisch interessanter Produkte aus Alkinen im Vordergrund. Dies konnte in vier Projekten realisiert werden: 1) Synthese allylischer Nitrile Aliphatische Nitrile 10 konnten in Gegenwart katalytischer Mengen Cäsium-tert-butoxid in N-Methylpyrrolidinon (NMP) intermolekular an Alkine 1 addiert werden. Die entsprechenden allylischen Nitrile 11 wurden in guten bis sehr guten Ausbeuten und mit hervorragenden Regio- und cis / trans-Selektivitäten erhalten(Schema 76). Schema 76. Basen-katalysierte Vinylierung von Alkinen mit Nitrilen. Nichtaktivierte Alkine und Nitrile zeigten in dieser Reaktion noch recht niedrige Reaktivitäten. Deshalb wäre es wünschenswert, neue Katalysatoren bzw. Additive zu testen, um auch diese Substrate erfolgreich in allylische Nitrile zu transformieren. 2) Synthese substituierter Indole Ausgehend von 2-Ethinyl-anilinen 96 war es gelungen, durch eine Basen- mediatisierte 5-endo-dig-Zyklisierung 2-substituierte Indole 97 unter sehr milden Bedingungen in moderaten bis sehr guten Ausbeuten zu erhalten (Schema 77). Schema 77. Basen- mediatisierte Indolsynthese ausgehend von 2-Ethinyl-anilinen. Besonderer Vorteil gegenüber literaturbekannten Indolsynthesen stellt die große Anwendungsbreite aufgrund der hohen Toleranz gegenüber funktionellen Gruppen dar. Außerdem ist keine Aktivierung des Anilins durch eine elektronenziehende Gruppe (z.B. CF3CO) am N-Atom notwendig und statt des teuren Palladiums kann eine vergleichsweise kostengünstige Base eingesetzt werden, wobei die Verwendung der Base in stöchiometrischen Mengen als einziger Nachteil anzusehen ist. Weiterhin war es möglich, mit dieser Methode erstmals den selektiven Einbau der Brom- Substituentendes Alkaloids Hinckdentin A (124) zu erreichen(Schema 78). Schema 78. Selektive Zyklisierung als Schlüsselschritt in der Hinckdentin A Teilsynthese. Ziel weiterer Arbeiten sollte natürlich die Vervollständigung der Naturstoffsynthese sein. Der enantioselektive Aufbau des Lactamringes stellt dabei die größte Herausforderung dar. 3) Synthese von Propargylaminen Durch die Verwendung von Kupfer(II)-bromid als Katalysator können Propargylamine 162 aus Aminalen 160 und terminalen Alkinen 161 synthetisiert werden (Schema 79), wobei alsR 1 Schema 79. Kupfer-katalysierte Propargylaminsynthese aus Alkinen und Aminalen. Durch den Einsatz weiterer Aminale, z.B. heterocyclische Aminale, könnte eine noch höhere Diversität erzielt werden. Im Hinblick auf eine mögliche enantioselektive Reaktionsführung gilt es, neue Liganden zu untersuchen, um höhere Reaktionsgeschwindigkeiten und Enantiomerenüberschüsse zu erzielen. 4) Enantioselektive Synthese von Propargylaminen Nachdem eine racemische Synthese Alkyl-substituierter Propargylamine aus Enaminen 200 und Alkinen 225 entwickelt wurde, ist es gelungen, die Reaktion auch enantioselektiv durchzuführen (Schema 80). In Gegenwart von CuBr und (R)-(+)-QUINAP (185) können enantiomerenangereicherte Propargylamine, die sowohl von pharmazeutischem als auch von synthetischem Interesse sind, mit bis zu 90 % ee in guten Ausbeuten erhalten werden. Schema 80. Kupfer/QUINAP-katalysierte enantioselektive Synthese von Propargylaminen. Ferner konnte demonstriert werden, dass sich die erhaltenen Propargylamine zu primären und sekundären Aminen entschützen lassen. Somit steht erstmals eine katalytische Methode zur Erzeugung enantiomerenangereicherter Propargylamine zur Verfügung. Eine Ausweitung dieser Methode auf funktionalisierte Enamine ist wünschenswert. Weiterhin könnten diastereoselektive Additionen an chirale Enamine bzw. unsymmetrische trisubstituierte Enamine von Interesse sein. einziges Nebenprodukt ein leicht zu entfernendes sekundäres Amin gebildet wird.