In this work, the [3,3] sigmatropic rearrangement of different substituted propargyl thiocyanates and double [3,3] sigmatropic rearrangement of enynyl isothiocyanates either by flash vacuum pyrolysis or by thermolysis in solution are studied. Additionally, the intramolecular reactions of the resulting allenyl isothiocyanates are studied, and the reaction mechanisms for the generation of the final products, such as [1,5] sigmatropic migrations or electrocyclic ring closures, are explained. These highly reactive allenyl isothiocyanates are used as appropriate electrophilic precursors for the preparation of novel examples of thiazoles substituted at C-2 position using different types of nucleophiles. For the formation of these substituted thiazoles, the necessary nucleophilicity as well as the regioselectivity, the stereoselectivity, and the reaction mechanisms are investigated. / In der vorliegenden Arbeit sind die [3,3]-sigmatrope Umlagerung von verschiedenen Propargylthiocyanaten und die doppelte [3,3]-sigmatrope Umlagerung von Eninylisothiocyanaten entweder durch Blitzvakuumthermolyse oder Thermolyse in Lösung untersucht worden. Zusätzlich wurden die intramolekularen Reaktionen der resultierten Allenylisothiocyanate studiert. Außerdem sind die Reaktionsmechanismen zur Bildung der Thermolyseprodukte wie z.B. die [1,5]-sigmatropen Umlagerungen und die elektrocyclischen Ringschlüsse erklärt. Die hochreaktiven Allenylisothiocyanate sind als geeignet elektrophile Vorläufer zur Synthese von neuen Thiazolen verwendbar, die an der C-2 Position substituiert sind. Dabei kommen verschiedene Nucleophile zum Ansatz. Für die Bildung dieser substituierten Thiazole sind die Regioselektivität, Stereoselektivität, Reaktionsmechanismen und der Bereich der einsetzbaren Nucleophile untersucht worden.

In this work, the [3,3] sigmatropic rearrangement of different substituted propargyl thiocyanates and double [3,3] sigmatropic rearrangement of enynyl isothiocyanates either by flash vacuum pyrolysis or by thermolysis in solution are studied. Additionally, the intramolecular reactions of the resulting allenyl isothiocyanates are studied, and the reaction mechanisms for the generation of the final products, such as [1,5] sigmatropic migrations or electrocyclic ring closures, are explained. These highly reactive allenyl isothiocyanates are used as appropriate electrophilic precursors for the preparation of novel examples of thiazoles substituted at C-2 position using different types of nucleophiles. For the formation of these substituted thiazoles, the necessary nucleophilicity as well as the regioselectivity, the stereoselectivity, and the reaction mechanisms are investigated. / In der vorliegenden Arbeit sind die [3,3]-sigmatrope Umlagerung von verschiedenen Propargylthiocyanaten und die doppelte [3,3]-sigmatrope Umlagerung von Eninylisothiocyanaten entweder durch Blitzvakuumthermolyse oder Thermolyse in Lösung untersucht worden. Zusätzlich wurden die intramolekularen Reaktionen der resultierten Allenylisothiocyanate studiert. Außerdem sind die Reaktionsmechanismen zur Bildung der Thermolyseprodukte wie z.B. die [1,5]-sigmatropen Umlagerungen und die elektrocyclischen Ringschlüsse erklärt. Die hochreaktiven Allenylisothiocyanate sind als geeignet elektrophile Vorläufer zur Synthese von neuen Thiazolen verwendbar, die an der C-2 Position substituiert sind. Dabei kommen verschiedene Nucleophile zum Ansatz. Für die Bildung dieser substituierten Thiazole sind die Regioselektivität, Stereoselektivität, Reaktionsmechanismen und der Bereich der einsetzbaren Nucleophile untersucht worden.

Gas-phase thermolysis is a long-known and well established method for the preparation of reactive species. It is, however, limited to relatively volatile substances, which are easily vaporised. In the present work, the solution-spray technique for preparative scale was developed. With this technique, it is possible to subject low-volatile substances, which hardly vaporise even under high-vacuum conditions, to gas-phase thermolysis. By utilising oil nozzles used in heating and burner systems, it was possible to integrate a stable solution-spray into the existing flash-vacuum-pyrolysis system. The influence of several variables, such as flow-rate, pressure, temperature and solvent was determined. The solution-spray technique was applied in [3,3]-sigmatropic rearrangements of certain propargyl thiocyanates to the corresponding allenyl isothiocyanates. Furthermore, the parent compound propa-1,2-dienyl isothiocyanate was reacted with various sterically demanding primary and secondary amines to form 2-amino-1,3-thiazoles in moderate to excellent yields. Based on this, a catalyst-free four-center three-component reaction was developed. 2-Amino-1,3-thiazoles with complex substituents in 5-position at the heterocyclic ring are formed. Reaction mechanisms are discussed to explain the occurance of a highly substituted 1,3-thiazine structure. The influence of reaction temperature, concentrations and solvent were determined and are also discussed. It was shown that 2-amino-5-methyl-1,3-thiazoles are the apparently first aromatic substance class, that readily undergoes Prins-type 1,3-dioxane ring-formation. / Die Gasphasenthermolyse ist eine lang bekannte und etablierte Methodik zur Synthese reaktiver Spezies. Sie ist allerdings auf flüchtige Substanzen mit einer guten Verdampfbarkeit beschränkt. Für schwerflüchtige Verbindungen, welche sich selbst im Hochvakuum nur mäßig oder gar nicht in die Gasphase bringen lassen, wurde in der vorliegenden Arbeit die Solution-Spray-Technik für die Anwendung im präparativen Maßstab entwickelt. Unter Verwendung von Ölzerstäuberdüsen, wie sie in der Heizungs- und Brennertechnik Anwendung finden, wurde die Erzeugung eines stabilen Lösungs-Sprays in die vorhandene Blitzvakuumpyrolyse-Technik integriert. Der Einfluss verschiedener Variablen, wie Flussrate, Druck, Temperatur und Lösungsmittel wurde untersucht. Die Solution-Spray-Technik wurde für die [3,3]-sigmatrope Umlagerung bestimmter Propargylthiocyanate zu Allenyl-isothiocyanaten angewendet. Des Weiteren wurde Propa-1,2-dienylisothiocyanat – das einfachste Allenylisothiocyanat – mit diversen sterisch anspruchsvollen primären und sekundären Aminen in mäßigen bis exzellenten Ausbeuten zu 2-Amino-1,3-thiazolen umgesetzt. Darauf aufbauend konnte eine Vier-Zentren-drei-Komponenten-Reaktion entwickelt werden. Es entstehen in hohen Ausbeuten 2-Amino-1,3-thiazole mit komplexen Substituenten an der 5-Position des Heterocyclus. Reaktionsmechanismen werden diskutiert um die alternative Bildung einer hochsubstituierten 1,3-Thiazinstruktur zu erklären. Der Einfluss von Reaktionstemperatur, Konzentration und Lösungsmittel auf das Produktverhältnis wurde ebenfalls untersucht und wird diskutiert. Es konnte gezeigt werden, dass 2-Amino-5-methyl-1,3-thiazole als offenbar erste aromatische Substanzklasse sehr gute Substrate für die Bildung von 1,3-Dioxanen nach Prins darstellen.

Gas-phase thermolysis is a long-known and well established method for the preparation of reactive species. It is, however, limited to relatively volatile substances, which are easily vaporised. In the present work, the solution-spray technique for preparative scale was developed. With this technique, it is possible to subject low-volatile substances, which hardly vaporise even under high-vacuum conditions, to gas-phase thermolysis. By utilising oil nozzles used in heating and burner systems, it was possible to integrate a stable solution-spray into the existing flash-vacuum-pyrolysis system. The influence of several variables, such as flow-rate, pressure, temperature and solvent was determined. The solution-spray technique was applied in [3,3]-sigmatropic rearrangements of certain propargyl thiocyanates to the corresponding allenyl isothiocyanates. Furthermore, the parent compound propa-1,2-dienyl isothiocyanate was reacted with various sterically demanding primary and secondary amines to form 2-amino-1,3-thiazoles in moderate to excellent yields. Based on this, a catalyst-free four-center three-component reaction was developed. 2-Amino-1,3-thiazoles with complex substituents in 5-position at the heterocyclic ring are formed. Reaction mechanisms are discussed to explain the occurance of a highly substituted 1,3-thiazine structure. The influence of reaction temperature, concentrations and solvent were determined and are also discussed. It was shown that 2-amino-5-methyl-1,3-thiazoles are the apparently first aromatic substance class, that readily undergoes Prins-type 1,3-dioxane ring-formation. / Die Gasphasenthermolyse ist eine lang bekannte und etablierte Methodik zur Synthese reaktiver Spezies. Sie ist allerdings auf flüchtige Substanzen mit einer guten Verdampfbarkeit beschränkt. Für schwerflüchtige Verbindungen, welche sich selbst im Hochvakuum nur mäßig oder gar nicht in die Gasphase bringen lassen, wurde in der vorliegenden Arbeit die Solution-Spray-Technik für die Anwendung im präparativen Maßstab entwickelt. Unter Verwendung von Ölzerstäuberdüsen, wie sie in der Heizungs- und Brennertechnik Anwendung finden, wurde die Erzeugung eines stabilen Lösungs-Sprays in die vorhandene Blitzvakuumpyrolyse-Technik integriert. Der Einfluss verschiedener Variablen, wie Flussrate, Druck, Temperatur und Lösungsmittel wurde untersucht. Die Solution-Spray-Technik wurde für die [3,3]-sigmatrope Umlagerung bestimmter Propargylthiocyanate zu Allenyl-isothiocyanaten angewendet. Des Weiteren wurde Propa-1,2-dienylisothiocyanat – das einfachste Allenylisothiocyanat – mit diversen sterisch anspruchsvollen primären und sekundären Aminen in mäßigen bis exzellenten Ausbeuten zu 2-Amino-1,3-thiazolen umgesetzt. Darauf aufbauend konnte eine Vier-Zentren-drei-Komponenten-Reaktion entwickelt werden. Es entstehen in hohen Ausbeuten 2-Amino-1,3-thiazole mit komplexen Substituenten an der 5-Position des Heterocyclus. Reaktionsmechanismen werden diskutiert um die alternative Bildung einer hochsubstituierten 1,3-Thiazinstruktur zu erklären. Der Einfluss von Reaktionstemperatur, Konzentration und Lösungsmittel auf das Produktverhältnis wurde ebenfalls untersucht und wird diskutiert. Es konnte gezeigt werden, dass 2-Amino-5-methyl-1,3-thiazole als offenbar erste aromatische Substanzklasse sehr gute Substrate für die Bildung von 1,3-Dioxanen nach Prins darstellen.