Titelaufnahme

Titel
Synthese neuer N,N-Dialkenylthiophendicarboxamide als Substrate für Ringschlußmetathesereaktionen / Ernst Horkel
VerfasserHorkel, Ernst
Begutachter / BegutachterinFröhlich, Johannes ; Kirchner, Karl
Erschienen2007
UmfangVI, 163, LXIII Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2007
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Thiophendicarboxamide / Ringschlußmetathese / RCM / Diazamakrocyclen / Cyanisierung, nickelkatalysiert / Ultraschall
Schlagwörter (EN)thiophene dicarboxamides / ring closing metathesis / RCM / diazamacrocycles / cyanation, nickelcatalyzed / ultrasound
Schlagwörter (GND)Thiophenderivate / Amide / Ringschlussmetathese / Makrocyclische Verbindungen
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-20787 Persistent Identifier (URN)
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Synthese neuer N,N-Dialkenylthiophendicarboxamide als Substrate für Ringschlußmetathesereaktionen [3.65 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Ringschluß Metathese Reaktion (RCM) ist eine elegante Strategie zur Synthese cyclischer Verbindungen, die im Gegensatz zu anderen Ringschlußreaktionen auch bei Systemen mittlerer und großer Ringatomanzahl (>7, 8) gute Ergebnisse liefert. Daher ist es nicht weiter verwunderlich, daß viele aktuelle Totalsynthesen sie als Schlüsselschritt einsetzen, zumal in vielen Naturstoffen Makrocyclen eben dieser Ringgröße anzutreffen sind. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, in wieweit die RCM geeignet ist, N,N'-Dialkenylthiophen-dicarboxamide 1 zu den jeweiligen Diazacyclen 2 umzusetzen. Es wurden sämtliche Kombinationen der Alkenylketten n,m=1...3 synthetisiert. Unter Verwendung von auf Ruthenium basierenden Katalysatoren wurde der Einfluß des Substitutionsmusters sowie der Kettenlänge auf das Ergebnis der RCM in bezug auf Ausbeute sowie Konfiguration der neu geknüpften C-C Doppelbindung untersucht. Die Strukturen der RCM Produkte 2 wurden mittels 1H und 13C NMR Spektroskopie aufgeklärt, in Einzelfällen wurde eine Einkristallröntgenstrukturanalyse durchgeführt. Im Zuge der Arbeit stellte sich heraus, daß es in der Literatur zur Herstellung des wichtigen Zwischenproduktes Thiophen-3,4-dicarbonsäure 3 keine verläßlichen Synthesen gab. Es wurde daher eine robuste, durch den Verzicht auf aufwändige Trenntechniken auch im Multigrammmaßstab gut durchführbare Synthese von 3 entwickelt. Da die alternative Methode zur Synthese von 3 über das Dicarbonitril verläuft, wurde parallel nach praktikablen Synthesen dafür gesucht. Es zeigte sich, daß die nickelkatalysierte Cyanisierung von 3,4-Dibromthiophen die Methode der Wahl darstellte. Die Tatsache, daß Heteroarylcarbonitrile wichtige synthetische Intermediate darstellen, wurde zum Anlaß genommen, das Anwendungsspektrum des verwendeten Protokolls zu überprüfen. Es wurde der Einfluß des Halogens X, der elektronischen und sterischen Eigenschaften von R, der Art der Cyanidquelle sowie der Anwendung von Ultraschall auf den Umsatz untersucht.

Zusammenfassung (Englisch)

Ring closing metathesis reaction (RCM) is an elegant strategy for synthesis of cyclic compounds. In contrast to most other cyclization reactions, RCM succeeds even under conditions of unfavourable ring sizes (>7, 8). Concerning this fact it is no surprise, that a lot of recent total syntheses use RCM as a key step, since macrocycles of the above mentioned size are often part of natural substances. Aim of this work was to investigate, if RCM is capable to transform N,N'-dialkenyl thiophenedi-carboxamides 1 into the corresponding nitrogen heterocycles 2. All combinations of alkenyl chains n,m=1...3 were synthesized. Using ruthenium based catalysts, the influence of substitution pattern and chain length on yield and configuration of the newly formed C-C double bond was investigated. Structures of RCM products 2 were unambiguously resolved by means of 1H and 13C nmr spectroscopy. In some cases, single crystal X-ray measurements were performed additionally. During the studies it turned out, that no reliable synthetic protocol has been published for thiophene-3,4-dicarb-oxylic acid 3, which was required as a key intermediate. So a robust protocol was developed, which does not use laborious separation techniques and therefore is very suitable for multigram syntheses of dicarboxylic acid 3. As alternatively 3 can also be synthesized via the corresponding dicarbonitrile, a practicable synthesis for this intermediate was looked for, too. Nickel catalysed cyanation of 3,4-dibromothiophene turned out to be the method of choice.

Bearing in mind, that heteroaryl carbonitriles are important synthetic intermediates, scope and limitations of the used protocol were investigated. Issues of interest were the influence of the type of the halogen, electronic and steric properties of R, type of cyanide source and the use of ultrasonic irradiation.