Microbial Baeyer-Villiger Oxidations in Chiral Compound Synthesis

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese prochiraler, tricyclischer Ketone (A), deren asymmetrischer Umsetzung zu optisch angereicherten Lactonen (B) mittels mikrobieller Baeyer-Villiger Oxidation (MBVO), sowie der Verwendung der erhaltenen Lactone in versuchten formalen Totalsynthesen von Derivaten von Prostaglandin (PG) F2α.Der synthetische Wert dieser Arbeit liegt besonders in der erschöpfenden Untersuchung der Synthesestrategien von 3,4-cis-anellierten Cyclopentanonen,basierend auf Vorarbeiten von Bernhard Müller und vom Autor selbst. Erweiterung und Evaluierung dieser Synthesestrategie auf sauerstoffüberbrückte Systeme. Auffindung und präparativen Nutzbarmachung von mikrobiellen asymmetrischen Oxidationen dieser Ketone durch entwickelte Baeyer-Villiger Monooxygenasen. Untersuchung und Interpretation des verschiedenen Substrat-Akzeptanz- und Selektivitäts-Verhaltens der entwickelten Cyclopentanon-Monooxygenase-(CPMO)-basierenden Enzyme –darunter eine besonders interessante regiodivergente präparative kinetische Racematspaltung. Verwendung der durch asymmetrische mikrobielle Oxidation erhaltenen Lactone in Formaltotalsynthesestrategien. Etablierung einer einfachen Methode, schweratomenthaltende kristallisierbare Derivate aus Lactonen herzustellen, inklusive zweier darauf basierender Absolutkonfigurationen, sowie zweier relativer Konfigurationen. Bestätigung und Erweiterung einer einfachen Ring-Öffnungs-Metathese-Arbeitsvorschrift. sowie in der Klärung der Wacker-Tsuji-Oxidation (bzw. der Oxymercurierung-Oxidation) als auf der Hand liegenden, aber nicht gangbaren Weg zum Strukturmotiv des Prostaglandins F2αausgehend vom Norbornen-Motiv.

The present work is concerned with the synthesis of prochiral tricyclic ketones (A), theirasymmetrical conversion to optically enriched lactones (B) via microbial Baeyer-Villiger oxidation(MBVO) as well as the use of the obtained lactones in attempted formal total syntheses ofderivatives of prostaglandin (PG) F2α (Figure).In particular, this work’s value for chemical synthesis consists in the• exhaustive investigation of synthetic strategies of 3,4-cis-anellated cyclopentanones, based onpreliminary works by Bernhard Müller and the author. expansion and evaluation of this synthetic strategy to oxygen-bridged systems. finding and preparative usage of microbial asymmetrical oxidations of these ketones by evolved Baeyer-Villiger monooxygenases. investigation and interpretation of the diverse substrate acceptance and selectivity behavior of theevolved cyclopentanone monooxygenase (CPMO) based enzymes – amongst them a particularlyinteresting regiodivergent preparative kinetic chiral resolution. use of the lactones obtained by asymmetrical microbial oxidation in strategies towards formal totalsyntheses. establishment of an easy method of obtaining heavy-atom-containing crystallizable derivativesfrom lactones, including two absolute configurations based thereon, and two relativeconfigurations. confirmation and expansion of an easy ring-opening metathesis protocol. and in clarifying Wacker-Tsuji oxidation (resp. oxymercuration-oxidation) as obvious but notpracticable way to the structural motive of prostaglandin F2α starting from the norbornene motive.