On the enantioselective synthesis of gem-disubstituted cyclopropanes

Abstract

Das Thema dieser Diplomarbeit ist die enantioselektive Synthese von geminal disubstiuierten Cyclopropanen. Ein Überblick über die Übergangsmetall katylsierte Synthese von Diazoverbindungen mit Schwerpunkt Rhodium wird gegeben. Die Reaktivität von unterschiedlich substiuierten Diazoverbindungen werden disktuetiert und besonders wird auf die Rolle von Donor- und Akzeptorgruppen eingegangen, welche die Eigenschaften dieser Verbindungsklassen entscheidend beeinflussen. Zudem werden Katalysatoren für die enantioselektive Synthese präsentiert und die zwei gängigen Modelle für die Enantioinduktion gegenübergestellt. Es wird gezeigt, das noch keine konvergente und hoch selektive Synthese für Vinyl amino cyclopropyl carbonsäuren existieren, obwohl diese Verbindungsklasse von großem Interesse für die Wirtschaft und Forschung ist. In ähnlicher Weise ist über die Synthese von Amino cyclopropyl phosphorsäuren wenig bekannt.<br />Die hier präsentierte Forschungsarbeit versuchte das Fehlen einer geeigneten Synthese von Vinyl amino cyclopropyl carbonsäuren durch drei unterschiedliche Routen zu begegnen. Die enantioselektive Synthese von Vinyl nitro cyclopropyl carbonsäure ist in der Literatur bekannt und eine geeignete Reduktion wurde ins Auge gefasst. Alternativ wurde auch eine Phtalimidegruppe oder ein Nitron anstatt der Nitrogruppe als möglicher Syntheseweg untersucht. Als erster Schritt zu einer enantioselektiven Synthese von Amino cyclopropyl phosphorsäuren wurde die erste hoch enantioselektive Synthese eines Diazoreagents, substituiert durch ein Phosphonat und eine weiter Akzeptorgrupp entwickelt. Es konnte gezeigt werden, dass Dialkyl(cyano(diazo)methyl)-phosphonate ausgezeichnete Substrate in der von Rh2[(4S)-IBAZ]4 enantioselektiv katalysierten Cyclopropanation von Styrol sind und das exzellente Ergebnisse auf diese Weise erzielt werden können (bis zu 77% Ausbeute, d.r. 6.1:1 und 97,1% ee) .<br />

The topic of this diploma thesis is the enantioselective synthesis of geminal disubstituted cyclopropanes. It gives an overview of their transition metal catalyzed synthesis via diazo degradation with an emphasis on rhodium catalysts. Reactivity of various substituted diazo substrates are discussed with a focus on donor and acceptor groups as substituents which heavily influence the characteristics of these compounds. Moreover catalysts for the enantioselective synthesis are presented and two models for the reaction mechanism are discussed. It is illustrated that no highly convergent and selective for the synthesis of vinyl amino cyclopropylic carboxylic acids exists, although these compounds are of interest to research and industry. In a similar manner the enantioselective synthesis of amino cyclopropyl phosphonic acids has been only little elucidated. This project attempted to address the lack of direct access to vinyl amino cyclopropylic carboxylic acids via three different routes. The enantioselective synthesis of vinyl nitro cyclopropylic carboxylic acids was already published and a possible reduction was envisaged. As a possible alternative, methodologies with a phtalimide and a nitrone in place of the nitro group were tried to be developed.<br />As a first step towards enantioselective synthesis of amino cyclopropyl phosphonic acids, the first highly selective cyclopropanation of a diazo reagent bearing a phosphonate group was developed. It could been shown that dialkyl(cyano(diazo)methyl)phosphonates are superior substrates and employing Rh2[(4S)-IBAZ]4 as catalyst excellent results in the cyclopropanation of styrene could be obtained (up to 77% yield, d.r.<br />6.1:1 and 97,1% ee) .<br />