Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2009.

Zugl.: Hamburg, Univ., Diss., 2006 u.d.T.: Jürs, Stefan: Die Claisen-Umlagerung von Kohlenhydratderivaten als Methode zum Aufbau hoch funktionalisierter Carbocyclen und Saccharidanaloga / Hergestellt on demand

Universiẗat, Diss., 2003--Regensburg.

Techn. Hochsch., Diss., 2002--Aachen.

In dieser Arbeit wurde die Synthese und Charakterisierung von Systemen mit mehreren phenylen- oder vinylen-konjugierten Si=Si- bzw. C=Si-Doppelbindungen angestrebt. An diesen Verbindungen wurde die Art der Wechselwirkung sowie der Grad der Konjugation zwischen siliciumhaltigen Doppelbindungen und aromatischen Verknüpfungseinheiten untersucht. Auf diese Weise wurde die Grundlage für die Darstellung von Polymeren auf Basis dieser Bauelemente bereitet, um die aktuellen Entwicklungen von P=C- und P=P- Doppelbindungssystemen hin zu schwereren Analoga von Polyphenylenvinylen Copolymeren nachvollziehen zu können. / In this thesis was shown that disilenide, i. e. disila analogue to vinyl anion, constitute an excellent reagent for the synthesis of new compounds with conjugated Si=Si double bonds. On the first model system for the silicon analogues of poly(phenylene-vinylene)s (PPVs) was established the conjugation of the two Si=Si moieties over the phenylene bridge. New compounds bearing cyclic and bicyclic structures were synthesised by the reaction of disilenid with unsaturated electrophiles. In a midterm time frame the availability of compounds with more than one Si=Si units will offer an alternative access to siliconpolymers. Moreover, the unique dual reactivity of disilenid provides new synthesic routes for the difficult access to the polycyclic ringsystems incorporating silicon atoms.

Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Braunschweig.

The present dissertation covers the total synthesis of viridiofungin triesters and studies toward the total synthesis of xeniolide F. In both cases, sigmatropic rearrangements of α-allyloxy substituted α,β-unsaturated esters are employed: for the viridiofungin ester synthesis a [2,3]-Wittig rearrangement and for the xeniolide F synthesis a catalytic asymmetric Claisen rearrangement CAC. For both rearrangement reactions the historical development, main characteristic and important variations are discussed. The viridiofungin triester synthesis represents a convergent and highly flexible route toward these natural products. The [2,3]-Wittig rearrangement allowed the diastereoselective synthesis of the polar head group with two adjacent stereogenic centers. The E-configured double bond was formed by a Julia-Kocienski olefination. During the studies toward the total synthesis of xeniolide F a new, diastereoselective strategy for the generation of allyl vinyl ethers with E-configured vinyl ether double bond was established employing rhodium catalyzed OH-insertion and an E-selective Horner-Wadsworth-Emmons olefination. Under the conditions of the catalytic asymmetric Claisen rearrangement (CAC) this highly substituted allyl vinyl ether rearranged diastero- and enantioselectively to the corresponding a-keto ester. This example clearly illustrates the high potential of the CAC as synthetic tool for natural product synthesis. / In der vorliegenden Arbeit wird die Totalsynthese von Tirestern der Viridiofungine A, A2 und A4 sowie die Synthese eines Schlüsselintermediates für die Totalsynthese von Xeniolid F dargestellt. In beiden Fällen wird ausgehend von einem α-allyloxysubstituierten α,β-ungesättigten Ester eine Umlagerungsreaktion als Schlüsselschritt eingesetzt: im Falle der Viridiofunginester eine diastereoselektive [2,3]-Wittig-Umlagerung, bei den Arbeiten zur Totalsynthese von Xeniolid F eine diastero- und enantioselektive, katalytische Claisenumlagerung. Für beide Umlagerungsreaktionen werden ausführlich die theoretischen Hintergründe sowie die historische Entwicklung und wichtige Varianten besprochen. Mit der Viridiofungintriestersynthese wird eine konvergente und bezüglich der lipophilen Seitenkette sehr flexible Syntheseroute vorgestellt. Die [2,3]-Wittig-Umlagerung konnte dabei erfolgreich für die diastereoselektive Synthese der hochsubstituierten, polaren Kopfgruppe der Viridiofunginester mit zwei benachbarten stereogenen Zentren (davon eines quartär) eingesetzt werden. Zur Bildung der E-konfigurierten Doppelbindung wurde die Julia-Kocienskie-Olefinierung ausgenutzt. Bei den Arbeiten zur Totalsynthese von Xeniolid F wurde eine neuartige Strategie zur diastereoselektiven Synthese eines Allylvinylethers mit E-konfigurierter Vinyletherdoppelbindung eingesetzt. Die Horner-Wadsworth-Emmons-Olefinierung (HWE-Olefinierung) generierte dabei E-selektiv die Vinyletherdoppelbindung. Das für die HWE-Olefinierung benötigte Phosphonat wurde durch rhodiumkatalysierte OH-Insertion aus einem Allylalkohol und einem Diazaphosphonoacetat hergestellt. Der hochsubstituierte Allylvinylether wurde unter den Bedingungen der katalytisch asymmetrischen Claisenumlagerung umgesetzt und führte mit exzellenter Diastereo- und Enantioselektivität zum entsprechenden α-Ketoester. Anhand dieses Beispiels konnte das Potential der katalytisch asymmetrischen Claisenumlagerung zum Aufbau von hochfunktionalisierten Bausteinen für die Naturstoffsynthese verdeutlicht werden.

The present dissertation covers the total synthesis of viridiofungin triesters and studies toward the total synthesis of xeniolide F. In both cases, sigmatropic rearrangements of α-allyloxy substituted α,β-unsaturated esters are employed: for the viridiofungin ester synthesis a [2,3]-Wittig rearrangement and for the xeniolide F synthesis a catalytic asymmetric Claisen rearrangement CAC. For both rearrangement reactions the historical development, main characteristic and important variations are discussed. The viridiofungin triester synthesis represents a convergent and highly flexible route toward these natural products. The [2,3]-Wittig rearrangement allowed the diastereoselective synthesis of the polar head group with two adjacent stereogenic centers. The E-configured double bond was formed by a Julia-Kocienski olefination. During the studies toward the total synthesis of xeniolide F a new, diastereoselective strategy for the generation of allyl vinyl ethers with E-configured vinyl ether double bond was established employing rhodium catalyzed OH-insertion and an E-selective Horner-Wadsworth-Emmons olefination. Under the conditions of the catalytic asymmetric Claisen rearrangement (CAC) this highly substituted allyl vinyl ether rearranged diastero- and enantioselectively to the corresponding a-keto ester. This example clearly illustrates the high potential of the CAC as synthetic tool for natural product synthesis. / In der vorliegenden Arbeit wird die Totalsynthese von Tirestern der Viridiofungine A, A2 und A4 sowie die Synthese eines Schlüsselintermediates für die Totalsynthese von Xeniolid F dargestellt. In beiden Fällen wird ausgehend von einem α-allyloxysubstituierten α,β-ungesättigten Ester eine Umlagerungsreaktion als Schlüsselschritt eingesetzt: im Falle der Viridiofunginester eine diastereoselektive [2,3]-Wittig-Umlagerung, bei den Arbeiten zur Totalsynthese von Xeniolid F eine diastero- und enantioselektive, katalytische Claisenumlagerung. Für beide Umlagerungsreaktionen werden ausführlich die theoretischen Hintergründe sowie die historische Entwicklung und wichtige Varianten besprochen. Mit der Viridiofungintriestersynthese wird eine konvergente und bezüglich der lipophilen Seitenkette sehr flexible Syntheseroute vorgestellt. Die [2,3]-Wittig-Umlagerung konnte dabei erfolgreich für die diastereoselektive Synthese der hochsubstituierten, polaren Kopfgruppe der Viridiofunginester mit zwei benachbarten stereogenen Zentren (davon eines quartär) eingesetzt werden. Zur Bildung der E-konfigurierten Doppelbindung wurde die Julia-Kocienskie-Olefinierung ausgenutzt. Bei den Arbeiten zur Totalsynthese von Xeniolid F wurde eine neuartige Strategie zur diastereoselektiven Synthese eines Allylvinylethers mit E-konfigurierter Vinyletherdoppelbindung eingesetzt. Die Horner-Wadsworth-Emmons-Olefinierung (HWE-Olefinierung) generierte dabei E-selektiv die Vinyletherdoppelbindung. Das für die HWE-Olefinierung benötigte Phosphonat wurde durch rhodiumkatalysierte OH-Insertion aus einem Allylalkohol und einem Diazaphosphonoacetat hergestellt. Der hochsubstituierte Allylvinylether wurde unter den Bedingungen der katalytisch asymmetrischen Claisenumlagerung umgesetzt und führte mit exzellenter Diastereo- und Enantioselektivität zum entsprechenden α-Ketoester. Anhand dieses Beispiels konnte das Potential der katalytisch asymmetrischen Claisenumlagerung zum Aufbau von hochfunktionalisierten Bausteinen für die Naturstoffsynthese verdeutlicht werden.

Einleitung: Die α-Hydroxycarbonsäuren 2 sind nicht nur wichtige chirale Bausteine für die organische Synthese,[20–25] sondern ebenfalls für den Menschen von großer Bedeutung aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungen in der Lebensmittelbranche, Kosmetikindustrie und Medizin.[13–15] Aus diesen Gründen ist ein effizienter Zugang auch zu enantiomenreinen Säuren 2 notwendig. Viele natürlich vorkommende Vertreter sind aus dem chiral pool isolierbar, doch gerade für wissenschaftliche Zwecke sind häufig spezielle Strukturen von Interesse, die nur synthetisch darstellbar sind. Deshalb wurden, basierend auf unterschiedlichen Ansätzen, zahlreiche stereoselektive Routen zu α-Hydroxycarbonsäuren 2 entwickelt.[26–79] Eine schnelle und zugleich breit anwendbare Methode, 2 durch Hydroxylierung unfunktionalisierter Carbonsäuren 20 zu synthetisieren, sucht man jedoch vergebens. Das Ziel des ersten Teils dieser Arbeit bestand in der Entwicklung einer stereoselektiven Eintopfsynthese zur α-Hydroxylierung α-unfunktionalisierter Carbonsäurederivate 20 ... Fazit: Mit der MHACU von chiralen O-acylierten Oxazolin-N-oxiden (S)-37 wurde eine schnelle und einfache Eintopf-Synthese für α-Acyloxyoxazoline (S,S)-39, α-Hydroxymethylester (S)-30 und -säuren (S)-2 ausgehend von unfunktionalisierten Orthoestern 29 erarbeitet, die exzellente Diastereomeren- und Enantiomerenüberschüsse erlaubt (94–98% de/ee). Einleitung zum zweiten Teil der Arbeit: L-Prolin [(S)-222] gilt als einer der bedeutendsten Organokatalysatoren überhaupt und besticht durch seine strukturelle Einfachheit und seine erstklassigen katalytischen Eigenschaften.[230–232] Zudem stehen bei keinem zweiten Katalysator die materielle Verfügbarkeit und die chemische Anwendbarkeit in einem so idealen Verhältnis. Für einen Grundlagenforscher ist es daher eine besonders interessante Aufgabe, strukturelle Merkmale von L-Prolin [(S)-222] mit Erkenntnissen aus mechanistischen Untersuchungen zu verschmelzen, um so neue, noch leistungsstärkere Katalysatoren zu entwickeln. Fazit: Die vorgelegten Konzepte zur Verbesserung der Reaktivität von Pyrrolidin-basierten Katalysatoren erschienen zwar aussichtsreich, jedoch lieferten die bisherigen Umsetzungen noch keine brauchbaren Ergebnisse. Die in diesem Rahmen synthetisierten Aminosäuren und Isoxazolidine besaßen nur sehr geringe katalytische Aktivitäten. Weitere Arbeiten, zum Beispiel Veränderungen an den Katalysatorstrukturen, sind nötig, um eine erfolgreiche Umsetzung dieser Konzepte noch zu realisieren. / Introduction: α-Hydroxy carboxylic acids 2 are not only important building blocks in organic chemistry,[20–25] they are also of high interest for humanity because of their manifold applications in food, cosmetic, and medical industry.[13–15] For these reasons, an efficient access to enantiomerically enriched acids 2 is necessary. Many naturally occurring α-hydroxy acids are accessible from the chiral pool, but more special structures have to be prepared by chemical synthesis. Hence, quite a number of stereoselective procedures has been developed for the preparation of α-hydroxy carboxylic acids 2,[26–79] but a quick and highly substrate tolerant method for the direct hydroxylation of α-unfunctionalized carboxylic acids does not yet exist. The aim of the first part of this work was the development of a stereoselective one-pot procedure for the α-hydroxylation of α-unfunctionalized carboxylic acid derivatives 20. This method had to be optimized in termes of yield and stereoselectivity, and also the substrate tolerance had to be studied. An extension to a variable α-functionalization of 20, giving, for example, α-amino acids 8, was planned. Conclusion: A fast and substrate tolerant one-pot procedure to oxazolines (S,S)-39 and α-hydroxy methyl esters (S)-30 and acids (S)-2 from unfunctionalized ortho esters 29 has been developed, using a highly stereoselective (94–98% de/ee) MHACU of O-acylated oxazoline-N-oxids (S)-37 as the key step. Introduction of the 2. part: L-Proline [(S)-222] is probably the most important organocatalyst known so far because of its structure simpleness and its brilliant catalytic qualities.[230–232] There is not any other catalyst that is so easily available and, at the same time, so broadly applicable. It is therefor a very interesting task for a scientist to combine the structural properties of L-proline [(S)-222] with the up-to-date knowlegde from mechanistic studies and to develop new, more powerful catalysts. Conclusion: The presented concepts, targeting an improvement of the reactivity of pyrrolidine-based catalysts, were promising, but any convincing results were not achieved so far, since the synthesized amino acids and isoxazolidines possessed an insufficient catalytic potential. Further attempts, in particular further modifications in the compounds' structures, are necessary to successfully realize this project.

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Berlin.