Entwicklung einer reversiblen Festphasensynthese

316 Pages·2004·1.94 MB·German

Entwicklung einer reversiblen Festphasensynthese

Vom Fachbereich Chemie
der Technischen Universität Darmstadt
zur Erlangung des akademischen Grades eines
Doktor Ingenieurs

genemigte
Dissertation
vorgelegt von

Dipl.-Ing. Achim Porzelle
aus Hanau

Berichterstatter: Prof. Dr. W.-D. Fessner
Mitberichterstatter: Prof. Dr. H. J. Lindner
Tag der Einreichung: 03.11.2003
Tag der mündlichen Prüfung: 15.12.2003

Darmstadt 2003
D 17

Für meine Mutter und meine Schwester

I never wanted to know
Never wanted to see
I wasted my time till time wasted me

I never wanted to go
I always wanted to stay
‘Cause the person I am
Are the parts that I play
So I plot and I plan
And I hope and I scheme
To the lure of the night
Filled with unfinished dreams
And I’m holding on tight
To a world gone astray
As they charge me for years
I can no longer play

Jon and Criss Olivia

Herrn Professor Dr. W.-D. Fessner danke ich für die interessante Themenstellung, der steten
Bereitschaft zur Diskussion und den vielen nützlichen Anregungen, die zum Gelingen dieser
Arbeit beitrugen.

Herrn Professor Dr. H. J. Lindner danke ich für die freundliche Übernahme der
Mitberichterstattung.

Ferner möchte ich den Mitarbeitern der Serviceabteilungen, Frau K. Jungk, Herrn K. O.
Runzheimer und Herrn Dr. S. Braun für die NMR-Spektrosokopie, Frau Ch. Rudolph und
Herrn Prof. Dr. J.J. Veith für die Massenspektrometrie sowie Frau R. Lewerenz für die
Elementaranalysen, danken.

Außerdem gilt mein Dank Frau I. Hirz, Herrn H.-W. Peter, Herrn B. Seibert und der Seele
unseres Arbeitskreises Frau G. Windsor.

In Rahmen der Vertiefungspraktika erhielt ich Unterstützung von Frau V. Lehr, Frau Ch.
Hildebrandt, Frau M. Keil, Herrn H. Braun und Herrn F. Klasovsky.

Frau Dipl.-Ing. A. Ohl danke ich für die Unterstützung bei der Korrektur des Manusskripts.

Zuletzt seien auch die Kollegen des Arbeitskreises erwähnt, die „umgesiedelten Aachener“
und die „alten“ Darmstädter, besonders Herrn Dipl.-Ing. M. Adler für die ständige Hilfe beim
Umgang mit Computern und deren Software und Herrn Dipl.-Ing. M. Dröscher für die vielen
Diskussionen und den etwas anderen Blick der Dinge.

Ganz besonders möchte ich mich bei meiner Mutter und meiner Schwester für ihre
Unterstützung bedanken und bei meinen alten Freunden, für ihre moralische Hilfe und ihre
Geduld mit mir, war in letzter Zeit bestimmt nicht einfach.

IINNHHAALLTTSSVVEERRZZEEIICCHHNNIISS II
1. EINLEITUNG.................................................................................................................1
1.1. FESTPHASENSYNTHESEN............................................................................................1
1.1.1. Trägermaterialien und Linker für die Festphasensynthese...............................3
1.2. WASSER, DAS ELEMENT DES LEBENS........................................................................4
1.3. WASSER ALS LÖSEMITTEL.........................................................................................5
1.4. „GREEN CHEMISTRY“................................................................................................8
1.5. ORGANISCHE SYNTHESE IN WASSER (IN WÄSSRIGER LÖSUNG).................................9
1.5.1. C-C-Verknüpfungsreaktionen..........................................................................9
1.5.2. Einführung und Transformation funktioneller Gruppen................................13
1.5.3. Weitere Reaktionen........................................................................................15
1.6. BIOTRANSFORMATIONEN.........................................................................................15
2. ZIELSETZUNG............................................................................................................18
3. ALLGEMEINER TEIL...............................................................................................21
3.1. HYDROPHOBE WECHSELWIRKUNGEN ALS NEUE VERANKERUNGSSTRATEGIE IN DER
FESTPHASENCHEMIE............................................................................................................21
3.1.1. Trennungsstrategien in der Synthese..............................................................21
3.1.2. Begriffsdefinition...........................................................................................22
3.1.3. Andere Konzepte............................................................................................23
3.1.4. Das neue, reversible Konzept.........................................................................26
3.1.5. Realisierung....................................................................................................29
3.2. „ANBINDUNG“ AN DIE MATRIX...............................................................................32
3.3. TRENNUNG VON DER MATRIX.................................................................................33
3.4. SYNTHESE DER ANKERMOLEKÜLE...........................................................................33
3.5. RP-UNTERSTÜTZTE SYNTHESEN..............................................................................37
3.5.1. Reaktionen vom Barbier-Typ.........................................................................37
3.5.2. Michael-Addition...........................................................................................47
3.5.3. Baylis-Hillman Reaktion................................................................................52
3.5.4. 1,3-Dipolare Cycloaddition............................................................................58
3.5.5. Palladium-katalysierte Reaktionen.................................................................79
3.5.6. Aldol- und Mannich-Reaktionen....................................................................88
3.5.7. Epoxidierungen...............................................................................................92
3.5.8. Diels-Alder-Reaktionen..................................................................................94
IIII IINNHHAALLTTSSVVEERRZZEEIICCHHNNIISS
3.5.9. Metathese oder En-Reaktion...........................................................................96
3.5.10. Synthese von N-Heterocyclen aus Kohlenhydraten.......................................98
3.5.11. Enzymatische Reaktionen.............................................................................106
4. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK.............................................................108
KONZEPT............................................................................................................................108
REALISIERUNG...................................................................................................................109
REAKTIONSFÜHRUNG.........................................................................................................110
REAKTIONEN AN DER FESTPHASE.......................................................................................111
AUSBLICK..........................................................................................................................114
5. EXPERIMENTELLER TEIL...................................................................................115
5.1. GERÄTE, CHEMIKALIEN UND MATERIALIEN..........................................................115
5.1.1. Allgemeine Bemerkungen.............................................................................115
5.1.2. NMR-Spektroskopie.....................................................................................115
5.1.3. Massenspektroskopie....................................................................................116
5.1.4. Geräte............................................................................................................116
5.1.5. Matrix (RP-Material)....................................................................................116
5.1.6. Chromatographie...........................................................................................116
5.2. SYNTHESEN............................................................................................................117
5.2.1. Allgemeine Arbeitsvorschriften....................................................................117
5.2.2. Synthesen......................................................................................................123
6. LITERATURVERZEICHNIS...................................................................................279
AABBKKÜÜRRZZUUNNGGSSVVEERRZZEEIICCHHNNIISS IIIIII
Abkürzungsverzeichnis

4-PPNO 4-Phenylpyridin-N-Oxid
AAV Allgemeine Arbeitsvorschrift
Abb. Abbildung
abs. absolut
Ac Acetyl
AcOH Essigsäure
Äq. Äquivalent
BAIB (Diacetoxyiod)benzol
Bn Benzyl
Boc tert-Butoxycarbonyl
BTEAC Benzyltriethylammoniumchlorid
Bz Benzoyl
CH Cyclohexan
Cy Cyclohexyl
d Tage
DA Diels-Alder
DABCO Diazabicyclo[2.2.2]octan
DBU 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (1,5-5)
DC Dünnschichtchromatographie
DHAP Dihydroxyacetonphosphat
DMF N,N-Dimethylformamid
DMS Dimethylsulfid
DMSO Dimethylsulfoxid
EE Essigester
elem. elementar
EtOAc Essigester
EtOH Ethanol
EWG elektronenziehende Gruppe
FruA D-Fructose-1,6-bisphosphat-aldolase
FT Fourier-Transformation
FucA L-Fuculose-1-phosphat-aldolase
ges. gesättigt
IIVV AABBKKÜÜRRZZUUNNGGSSVVEERRZZEEIICCHHNNIISS
GMF 5-Glucosylmethylfuran
GPC Gelphasenchromatographie
h Stunde
HMF 5-Hydroxymethylfuran
HV Hochvakuum
i. Vak. im Vakuum
IR Infrarot
kat. katalytisch
konz. konzentriert
Lsg. Lösung
MeOH Methanol
min. minute
MS Massenspektrometrie
nm nanometer
NMR nuclear magnetic resonanz; magnetische Kernresonanz
Nu Nucleophil
OAc Acetat
org. organisch
OTf Triflat
PEG Polyethylenglykol
Ph Phenyl
Prop-Ara Propargylarabinosid
Prop-GalAc Propargyl-tetra-O-acetylgalactosid
4
Prop-LacAc Propargyl-hepta-O-acetyllactosid
7
Prop-Man Propargylmannosid
Prop-XylAc Propargyl-tri-O-acetylxylosid
3
PS Polystyrol
PTC Phasentransferkatalyse
quant. quantitativ
RCM Ringschlussmetathese
RhuA L-Rhamnulose-1,6-bisphosphat-aldolase
ROM Ringöffnungsmetathese
RP reversed phase, Umkehrphase
RT Raumtemperatur