Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1431
Main Title: Cyclische Nitrone - Synthese und Anwendungen
Translated Title: Cyclic nitrones - synthesis and applications
Author(s): Freysoldt, Tonia H. E.
Advisor(s): Rück-Braun, Karola
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese von Piperazinon-Nitronen und ihr Einsatz in Cycloadditionsreaktionen mit α,β-ungesättigten Aldehyden beschrieben. Darüber hinaus werden neue Erkenntnisse zu Umlagerungsreaktionen der aus der Addition von lithiiertem Methoxyallen an zwei der Nitrone hervorgehenden Hydroxylamine vorgestellt. Ausgehend von einer existierenden Syntheseroute für Piperazinon-Nitrone wurde eine deutlich verbesserte allgemeinere Synthese erarbeitet, die höhere Ausbeuten und Reinheiten sowie eine vereinfachte Handhabung gewährleistet. Dadurch stehen die Piperazinon-Nitrone erstmals mit vertretbarem Aufwand im Multigramm-Maßstab für weitere Untersuchungen zur Verfügung. Es wurden drei unterschiedliche Nitrone in guten bis sehr guten Gesamtausbeuten synthetisiert. Darauf aufbauend wurden Cycloadditionen dieser Nitrone mit α,β-ungesättigten Aldehyden durchgeführt. Die entstehenden Produkte wurden mit Hilfe von 1H-NMR-Spektroskopie und theoretischen Berechnungen eindeutig den Regioisomeren sowie den endo- bzw. exo-Diastereomeren zugeordnet. Durch Erarbeitung analytischer Methoden (HPLC und NMR) zur Unterscheidung der Isomeren war es möglich, die Steuerung der Selektivitäten dieser Reaktionen an einer Modellreaktion zu untersuchen. Durch Variation von Reaktionsbedingungen sowie den Einsatz von chiralen Metall- und Organokatalysatoren konnten vollständige Regio- und Diastereoselektivitäten sowie Enantiomerenüberschüsse von bis zu 68% erzielt werden. Darüber hinaus wurden zwei der Nitrone mit lithiiertem Methoxyallen umgesetzt und die Umlagerungsreaktion der primär entstehenden Hydroxylamine zu 1,2-Oxazinen und Aminoxiden mit 1H-NMR-Messungen kinetisch verfolgt. Durch Variation von Lösungsmitteln und Konzentrationen sowie den Zusatz von Base konnte der bislang umstrittene Reaktionspfad aufgeklärt werden. Darüber hinaus wurden neue Erkenntnisse über den Einfluß dieser Faktoren auf die Umlagerungen gewonnen. Auf diesen Resultaten aufbauend wurden gezielte Synthesen mit zufriedenstellenden Ausbeuten für die untersuchten 1,2-Oxazine und Aminoxide erarbeitet.
This work describes the synthesis of piperazinone-derived nitrones and their application in cycloadditions with α,β-unsaturated aldehydes. Further on, the addition of lithiated methoxyallene to two of these nitrones leading to hydroxylamines and the following rearrangements to 1,2-oxazines and amine oxides have been investigated. Starting from an existing synthetic route to piperazinone-derived nitrones, a more efficient and broader synthesis has been developed. Higher yields and purities as well as a simplified handling of the products could be established. Due to this, piperazinone-derived nitrones are for the first time available in a multi-gram scale and can be used in further investigations. Three piperazinone- derived nitrones have been synthesised in good to excellent yields. 1,3-Dipolar cycloadditions of these nitrones have been carried out with α,β-unsaturated aldehydes. The resulting products were matched with the appropriate regioisomers as well as the endo- and exo-diastereoisomers by 1H NMR spectroscopy and theoretical calculations. Analytical methods for the distinction between those isomers as well as the enantiomers have been developed and were used to explore the possibility to stear these reactions. For a model reaction, the influence of reaction conditions as well as different metal- and organocatalysts were tested. It was possible to obtain complete regio- and diastereoselectivity as well as an enantiomeric excess up to 68%. The addition of lithiated methoxyallene to two of the piperazinone-derived nitrones lead to 1,3-addition. The resulting hydroxylamines could be isolated. The following rearrangement reactions of these hydroxylamines to 1,2-oxazines and amine oxides could be explored. The reactions were followed by 1H NMR spectroscopy. The variation of solvent, concentration, and the addition of base gave insights into the mechanism of the unknown reaction path as well as the influence of those factors on the rearrangements. Building on these results, selective syntheses to the observed 1,2-oxazines and amine oxides were developed.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-13796
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1728
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1431
Exam Date: 4-Sep-2006
Issue Date: 22-Sep-2006
Date Available: 22-Sep-2006
DDC Class: 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): Aminoxide
Cycloadditionen
Isoxazolidine
Nitone
Oxazine
Amine oxides
Cycloadditions
Isoxazolidines
Nitrones
Oxazines
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