Neue Übergangsmetall-vermittelte Reaktionen zum effizienten Aufbau cyclopropanhaltiger Oligocyclen
New transition metal-mediated reactions for the efficient construction of cyclopropanated oligocycles
by Michael Schelper
Date of Examination:2003-11-05
Date of issue:2004-10-20
Advisor:Prof. Dr. Armin de Meijere
Referee:Prof. Dr. Armin de Meijere
Referee:Prof. Dr. Ulf Diederichsen
Files in this item
Name:schelper.pdf
Size:6.12Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
The objective of this thesis is the development of new transition metal-mediated reactions for the construction of cyclopropanated oligocycles. In the first part of the thesis, the palladium-catalyzed reaction of 2-bromo-1,6-enynes with the highly strained alkene bicyclopropylidene yields a novel kind of cross-conjugated tetraenes. Various enynes with different substituents on the alkyne terminus as well with hetero atoms in the chain are able to undergo this reaction. One cyclization precursor shows a different reaction behaviour, giving rise to an eleven-membered ring derivative as the sideproduct. Reaktion of the cross-conjugated tetraenes with various dienophiles yield the corresponding Diels-Alder adducts under thermal conditions or high pressure, respectively. Some of these products react in a subsequent 6p-electrocyclisation to give linear-annelated, tetracyclic cyclohexadiens with a cyclopropane moiety. The tetraenes show an alternative reaction pattern with highly reactive dienophiles and hetero-dienophiles by undergoing an ene-reaction at the exocyclic double-bond. The structure of these ene-adducts is confirmed by X-ray structure analysis. Thermal 6p-electrocyclization of the tetraenes gives rise to spirocyclopropan-bicyclononadienes. By raising the temperature of the palladium-catalyzed reaction of 2-bromo-1,6-enynes with bicyclopropylidene these tricycles become accessible in a one-pot procedure. Introduction of a conjugated alkenyl substituent at the triple bond of the precursor allows the palladium-catalyzed cascade reaction of the resulting bromodienynes to give spirocyclopropanated tri- or tetracycles. In the second part of the thesis, the reactivity of linear methylenecyclopropandiynes in cobalt-mediated [2+2+2] cycloadditions is investigated. The cobalt-mediated transformation of the synthesized endiynes with variable chain length gives rise to ring- and spiroannelated tricycles in high yield. In this process, the cycloadditions show a certain diastereoselectivity depending on the ring size to be formed.
Keywords: palladium; Heck-reaction; cycloaddition; electrocyclization; cobalt
Other Languages
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung neuer Übergangsmetall-vermittelter Reaktionen zum Aufbau von cyclopropanierten Oligocyclen. Im ersten Teil der Arbeit führt die Palladium-katalysierte Reaktion von 2-Brom-1,6-eninen mit dem hochgespannten Alken Bicyclopropyliden zu neuartigen kreuzkonjugierten Tetraenen. Diverse Enine mit variablen Substituenten am Alkinterminus sowie mit Heteroatomen in der Kette können zur Reaktion gebracht werden. Ein Cyclisierungsvorläufer zeigt ein abweichendes Reaktionsverhalten und liefert ein Elfring-Derivat als Nebenprodukt. Die Reaktion der kreuzkonjugierten Tetraene mit verschiedenen Dienophilen liefert die korrespondierenden Diels-Alder-Addukte unter thermischen Bedingungen bzw. hohem Druck. Einige dieser Produkte reagieren in einer nachfolgenden thermischen 6p-Elektrocyclisierung zu linear-anellierten, tetracyclischen Cyclohexadienen mit Cyclopropaneinheit. Mit hochreaktiven Dieno- und Heterodienophilen zeigen die Tetraene ein alternatives Reaktionsverhalten und unterlaufen eine En-Reaktion an der exocyclischen Doppelbindung des Tetraens. Die Struktur der En-Addukte wird durch eine Röntgenstrukturanalyse bestätigt. Die thermische 6p-Elektrocyclisierung der Tetraene liefert Spirocyclopropan-bicyclononadiene. Durch die Erhöhung der Reaktionstemperatur bei der Palladium-katalysierten Reaktion von 2-Brom-1,6-eninen mit Bicyclopropyliden gelingt die Synthese dieser Tricyclen im Eintopfverfahren. Die Einführung eines konjugierten Alkenylsubstituenten an der Dreifachbindung der Vorläufer ermöglicht die Palladium-katalysierte Kaskadenreaktion der resultierenden Bromendiine mit Bicyclopropyliden zu spirocyclopropanierten Tri- bzw. Tetracyclen. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Reaktivität von linearen Methylencyclopropandiinen in Cobalt-vermittelten [2+2+2]-Cycloadditionen untersucht. Die Cobalt-vermittelte Transformation der synthetisierten Endiine variabler Kettenlänge liefert sowohl ring- als auch spiroanellierte Tricyclen in hohen Ausbeuten. Die Cycloadditionen zeigen dabei eine gewisse Diastereoselektivität in Abhängigkeit von der zu bildenden Ringgrösse.
Schlagwörter: Palladium; Heck-Reaktion; Cycloaddition; Elektrocyclisierung; Cobalt