Synthese und Reaktivität neuer stickstoffhaltiger Liganden und deren Palladiumkomplexe

Abstract

Unnatürliche alpha,alpha-dialkylierte Aminosäuren können als potentielle Enzym-Inhibitoren, als optisch aktives Startmaterial für synthetische Anwendungen und zu Studien enzymatischer Vorgänge verwendet werden.<br />In der vorliegenden Arbeit wurden Synthesen von alpha- und beta-Aminosäurederivate mit einer 2-Aza-bicyclo[2.2.1]heptane-Grundstruktur entwickelt und die Strukturen dieser Verbindungen mittels NMR-Spektroskopie und Kristallstrukturanalyse aufgeklärt.<br />Als Ausgangsverbindung der Synthese diente ein 4-Hydroxyprolinolderivat.<br />Der Aufbau der 2-Aza-bicyclo[2.2.1]heptane-Grundstruktur erfolgte durch Cyclisierung mit verschiedenen Malonsäure-Derivaten.<br />In weiterer Folge wurde der so hergestellte Cyano-Bicyclus in die entsprechenden alpha- und beta-Aminosäurederivate umgewandelt.<br />Da stickstoff-haltige Verbindungen in der Katalysechemie als Liganden von Übergangsmetallen immer mehr an Bedeutung gewinnen, wurde im Verlauf dieser Arbeit die Synthese verschiedener Liganden mit beta-Diimin-Grundstruktur entwickelt, sowie deren Palladiumkomplexe (in Kooperation mit Dr. Kirchner, TU Wien) hergestellt.<br />In weiterer Folge wurden die beta-Diimin-Verbindungen in Palladiumkatalysierten Reaktionen, wie der Kupplung von Arylhalogeniden mit Boronsäuren (Suzuki-Kupplung), Acrylsäuremethylester (Heck-Kupplung), mit Aminen (Buchwald-Hartwig-Aminierung), Phenyltrimethoxysilan (Hiyama-Kupplung) und Acetylenverbindungen (Sonogashira-Kupplung) eingesetzt. Durch Einsatz in bekannten Testreaktionen wurde die Aktivität der Liganden, bzw. ihrer Palladium-Komplexe überprüft. Weiters wurde durch Verwendung verschiedenster Arylhalogenide die Substratakzeptanz ermittelt. Die Fähigkeit zur enantioselektiven Durchführung asymmetrischer Kupplungsreaktionen wurde ebenso getestet.<br />

Unnatural alpha,alpha-dialkylated amino acids are useful compounds as potential enzyme inhibitors, optically active starting materials for synthetic applications and for the study of enzymatic reaction mechanisms.<br />In this work the synthesis of 2-aza-bicyclic[2.2.1]heptane alpha- und beta-amino acids was developed and the structures of these compounds were determined by NMR-spectroscopy and single crystal X-ray analysis.<br />Starting from a protected and activated 4-hydroxyprolinol the bicyclic framework was constructed by cyclisation with different derivatives of malonic acid.<br />Furthermore the bicyclic cyano compound was converted into the desired 2-aza-bicyclic[2.2.1]heptane alpha- und beta-amino acids.<br />Nitrogen containing compounds are of growing interest as ligands for transitionmetal catalyzed reactions.<br />Due to this fact the synthesis of various ligands with beta-diimine framework were developed and the corresponding palladium complexes (in cooperation with Prof. Kirchner, TU Vienna) were synthesized.<br />Additional the synthesized beta-diimine compounds were used in palladium catalyzed reactions like the coupling of arylhalogenides with boronic acids (Suzuki cross-coupling reaction), acrylic acid methylester (Heck reaction), with amines (Buchwald-Hartwig amination), phenyltrimethoxysilane (Hiyama reaction) and acetylene derivatives (Sonogashira cross-coupling reaction).<br />The activity of these ligands and palladium complexes were tested on well-known reactions with different arylhalogenides. Furthermore the ability to carry out enantioselektive coupling reactions was checked as well.