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Entwicklung von neuen Metathesekatalysatoren des Hoveyda-Typs und Synthese von Lepadin B durch Tandem-Enin-Ringschluss-Metathese
Fischer, Dirk
Inst. Chemie
In der Arbeit wurde der Katalysezyklus von Metathesekatalysatoren des Hoveyda-Typs mittels NMR-Spektroskopie untersucht. Es zeigte sich, dass der Ruthenium-Komplex bei der Zugabe von Ethylen schnell isomerisiert. Es konnte aber nicht geklärt werden, welcher der labilen Liganden verdrängt wird, da die entsprechenden Untersuchungen durch 1H-NMR und 31P-NMR mit zugesetztem Tricyclohexylphosphin nicht möglich waren. Das Phosphin addiert an den Rutheniumkomplex und bildet einen bis-Phosphin-Rutheniumkomplex des Grubbs-Typs. Es wurde versucht, Germylen und benzaneliertes Carben als Ligand für Metathesekatalysatoren zu verwenden. Dabei zeigte sich, dass das Germylen nicht nukleophil genug ist, um an Ruthenium zu koordinieren, und das verwendete benzanelierte Carben mit dem Hoveyda I-Katalysator instabile Rutheniumalkylidenkomplexe bildet, die nicht isoliert und charakterisiert werden konnten. Sie zersetzten sich in wenigen Stunden. Ferner wurde der erste Metathese-Phasentransferkatalysator für Wasser/Toluol dargestellt. Hierzu wurde Phosphorsäureester an o-Isopropoxystyrenether gebunden und mit dem Grubbs II Katalysator umgesetzt. Der erhaltene Komplex übertrifft die Metatheseaktivität von bekannten, in protischen Medien löslichen Metatheseinitiatoren und ist in der Lage, Ringschluss-Metathesen im Zweiphasensystem zu katalysieren. Darüber hinaus wurden zwei auf Kieselgel gebundene Metathesekatalysatoren entwickelt und getestet. Mindestens einer der beiden Katalysatoren ist jeweils in der Lage, mit geringstem Katalysatoreinsatz verschiedene Substrate umzusetzen. Beide Katalysatoren sind leicht durch Filtration von der Reaktionslösung zu separieren, mehrfach wiederverwendbar und zeichnen sich durch geringes Ausbluten aus. Im zweiten Teil der Arbeit wurde eine Synthesestrategie zur Bildung von Decahydrochinolinen über Tandem-Enin-Ringschluss-Metathese entwickelt. Diese eröffnet von preiswerten Aminosäuren ausgehend in guten Ausbeuten einen schnellen, diastereoselektiven Zugang zu 2,3,5-trisubstituierten Decahydrochinolinen. Aus Propargylether, cis-Hex-4-enal und N-Benzylalanin wurde in vier Schritten der enantiomerenreine Metathesevorläufer mit einer Ausbeute von 30 % erhalten. Dieser konnte mit einer Ausbeute von 62 % zum 2,3,5 trisubstituierten 1,2,3,7,8,8a-Hexahydrochinolin überführt werden. Von dem Metatheseprodukt ausgehend konnte die formale Synthese von Lepadin B aus Zeitgründen nur bis zum (2S, 3S, 4aS, 5S, 8aR)-5-Benzyloxymethyl-3-(tert-butyl-dimethyl-silanyloxy)-2-methyl-decahydro-quinolin-1-carbonsäure-tert-butylester vervollständigt werden. Es fehlt noch eine hydrogenolytische Entschützung mit anschließender Oxidation.
In the Ph.-D. thesis the catalyst cycle of the Hoveyda-type catalyst has been studied by nmr spectroscopy. The results show that one of the labile ligands is displaced by ethylene. By proton and phosphine nmr spectroscopy it was not possible to determine which ligand is displaced. By addition of tricyclohexylphosphine a Grubbs-type catalyst with two phosphine ligands is formed. It was attempted to coordinate germylene or benzanillate carbene to ruthenium to form new olefin metathesis catalysts. It has been shown that germylene is not nucleophilic enough to coordinate to ruthenium. With benzanillated carbens, unstable complexes are formed, which decompose within a few hours. The first metathesis phase transfer catalyst for water/toluene has been developed. The phosphoric acid substituted Hoveyda-type catalyst showed superior activity in methanol compared to previous reported metathesis catalysts. It also showed good activity in water/toluene phase transfer metathesis. Two silica gel supported Hoveyda-type olefin metathesis catalyst are presented. Both could be synthesised from the same functionalised silica gel and showed high reactivity and could be separated by simple filtration and are reusable. A new strategy for natural product synthesis of decahydroquinoline by tandem-enyne-olefine-metathesis is presented. Starting from protected amino acid, proparylether and 4-hexenal, the 2,3,5 trisubstituted decahydroquinoline core is synthesized within 6 steps. Form the metathesis product the formal synthesis of lepadine B is almost completed.
