Doktorarbeit Andreas Kotthaus

254 Pages·2005·2.12 MB·English

Untersuchungen an einem
neuen spirocyclischen Glycinbaustein,
abgeleitet von Menthon

Vom Fachbereich C -Mathematik und Naturwissenschaften-
der Bergischen Universität Wuppertal
zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften
-Dr. rer. nat.-
genehmigte Dissertation

von
Andreas F. Kotthaus
aus Wuppertal

2005
Diese Dissertation kann wie folgt zitiert werden:

urn:nbn:de:hbz:468-20050214

[http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=urn%3Anbn%3Ade%3Ahbz%3A468-20050214]
Diese Arbeit ist
meiner Frau
Helene
gewidmet

Meinen Eltern in Dankbarkeit

Eingereicht am: 03.02.2005
Tag der mündlichen Prüfung: 01.04.2005

Referent: Prof. Dr. H.-J. Altenbach
Korreferent: Prof. Dr. M. Schneider
Die vorliegende Arbeit wurde in der Zeit von Januar 2001 bis Dezember 2004 am
Lehrstuhl für Organische Chemie des Fachbereiches C, Naturwissenschaften Fachgruppe
Chemie der Bergischen Universität Wuppertal angefertigt.

Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. H.-J. Altenbach für die interessante
Themenstellung, die freundliche Betreuung sowie für den gewährten wissenschaftlichen
Freiraum bei der Durchführung dieser Arbeit.

Prof. Dr. M. Schneider danke ich für die Übernahme des Korreferats.
Abstract

In this work the use of a new spirocyclic N,N-acetal (iso-MI) derived from glycinamide
and (-)-menthone with special regard to the synthesis of enantiomerically pure α-amino
acids was investigated.
It was shown that iso-MI is a highly valuable building block for the flexible synthesis of
several glycine anion equivalents and nitrone- and imine-derivates as cation equivalents.
Side chains were easily introduced via these building blocks and in most cases the
reactions occured under high stereocontrol from the side anti to the isopropyl group of the
menthyl ring.
Due to the possibility to use different protecting groups, the release of amino acids caused
no problems. In case of the lactimether-protected system 29, releasing occurred under very
mild conditions. Starting from iso-MI, amino acids with bulky side chains like
adamantlyglycine as well as racemisation sensitive amino acids like vinylglycine were thus
synthesized with high enantiomeric excess.

Furthermore a very effective chiral derivatizating reagent (DNFB-iso-MI) was synthesised
from iso-MI to determine the enantiopurity of amino acids by HPLC with a nonchiral
reversed phase column.

A further application investigated in this work is the use of iso-MI and MMI as
organocatalysts. It was shown exemplarily that MMI catalyses a Diels-Alder reaction
between 1,3-cyclohexadiene and acrolein with good yields and enantiomeric excess.

Inhaltsverzeichnis

I EINLEITUNG 1
I.1 BEDEUTUNG VON AMINOSÄUREN 1
II AUFGABENSTELLUNG 15
III DURCHFÜHRUNG 19
III.1 SYNTHESE CHIRALER SPIROCYCLISCHER N,N-ACETALE 19
III.1.1 SYNTHESE VON ISO-MI 19
III.1.2 SYNTHESE SPIROCYCLISCHER α-SUBSTITUIERTER AMINOSÄUREBAUSTEINE 23
III.2 GLYCIN-ANIONENÄQUIVALENT AUF BASIS VON ISO-MI 30
III.2.1 SCHÜTZUNG DER AMINFUNKTION VON ISO-MI 32
III.2.2 SCHÜTZUNG DER AMIDFUNKTION 33
III.2.3 ELEKTROPHILE ADDITION AN DIE GLYCIN-ANIONENÄQUIVALENTE 36
III.3 NITRONE AUF ISO-MI BASIS ALS KATIONENÄQUIVALENT 40
III.3.1 SYNTHESE DER NITRONE ALS GLYCIN-KATIONENÄQUIVALENTE 40
III.3.2 NUCLEOPHILE ADDITION AN DIE NITRONE 48
III.3.3 RADIKALISCHE ADDITION AN DIE NITRONE 51
III.3.4 FREISETZUNG DER AMINOSÄUREN AUSGEHEND VON DEN HYDROXYLAMINEN 53
III.4 αααα-SUBSTITUIERTE NITRONE ALS KATIONENÄQUIVALENTE 63
III.4.1 SYNTHESE DER α-SUBSTITUIERTEN NITRONE 63
III.4.2 SYNTHESE DER α-SUBSTITUIERTEN NITRONE MITTELS HECK-REAKTION 65
III.4.3 NUCLEOPHILE ADDITION AN α-SUBSTITUIERTE NITRONE 67
III.5 IMINE AUF ISO-MI BASIS ALS KATIONENÄQUIVALENTE 72
III.5.1 SYNTHESE DER IMINE 75
III.5.2 SYNTHESE α-SUBSTITUIERTER IMINE 80
III.5.3 NUCLEOPHILE ADDITION AN DIE ALDIMINE UND KETIMINE 82
III.6 [3,3]-SIGMATROPE UMLAGERUNG AUSGEHEND VOM αααα-METHYL-SUBSTITUIERTEN
MMI-NITRON UND ACYLCHORIDEN 85
III.7 SYNTHESE SPIROCYCLISCHER DERIVATISIERUNGSREAGENZIEN 89
III.7.1 ISO-MI ALS CHIRALES DERIVATISIERUNGSREAGENZ? 92
III.7.2 SYNTHESE EINES NEUEN SPIROCYCLUS AUS FLUORENON UND VALINAMID ALS
GRUNDBAUSTEIN FÜR EIN DERIVATISIERUNGSREAGENZ 98
III.8 MMI UND ISO-MI ALS ORGANOKATALYSATOREN 101
IV ZUSAMMENFASSUNG 110
V EXPERIMENTELLER TEIL 116
V.1 ALLGEMEINE ANGABEN 116
V.2 ALLGEMEINE ARBEITSVORSCHRIFTEN (AAV) 120
V.3 SYNTHESE DER VERBINDUNGEN 124
V.3.1 VERBINDUNGEN AUS KAPITEL III.1 124
V.3.2 VERBINDUNGEN AUS KAPITEL III-2 138
V.3.3 VERBINDUNGEN AUS KAPITEL III-3 163
V.3.4 VERBINDUNGEN AUS KAPITEL III.4 194
VI LITERATURVERZEICHNIS 235