Synthesis of Individually Protected Monosaccharides from C1-Building Blocks
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projektes wurde eine Synthesestrategie für alle Aldohexosen basierend auf Matteson-Homologisierungen entwickelt. Dazu wurden zwei verschiedene Ansätze verfolgt. Der durch das Projekt finanzierte Doktorand erforschte die letztendlich erfolgreiche lineare Synthesestrategie. Durch eine Sequenz aus drei Matteson-Homologisierungen, die entweder durch eine Substitution mit Vinylmagnesiumbromid, oder eine Zweifelolefinierung abgeschlossen wurde gelang es die notwendigen C6-Körper bereitzustellen, welche durch Bishydroxylierung in differenziell geschützte Zuckeralkohole überführt wurden. Die Umwandlung in die entsprechenden Aldohexosen kann durch das gewählte Schutzgruppenmuster leicht über beide terminale Hydroxygruppen erfolgen. Dies wurde am Beispiel von Mannose demonstriert. Um die Synthese auf alle anderen Aldohexosen zu übertragen war es notwendig alle vincinalen Diole sowohl in erythro, als auch in threo Konfiguration zu erzeugen. Dies wurde durch die Synthese differenziell geschützter Derivate der Zuckeralkohole Allitol, Glucitol bzw. Gulitol erfolgreich demonstriert. Des Weiteren konnten während des Projektes erneut Belege für die Relevanz intramolekularer Lewis-Säure/Base Addukte gefunden werden, welche nicht nur bei Homologisierung und Oxidation, sondern auch bei der Matteson-Substitution einen störenden Effekt haben können. Die in diesem Projekte gewonnenen Erfahrungen, sowie eigens dazu von unserem Kooperationsparter Dr. H.-G. Korth angefertigte quantenmechanische Rechnungen flossen in einen Review Artikel mit ein. Als alternative Strategie wurden verschiedene Methoden zur konvergenten Synthese von differenziell geschützten Glykolen aus Carbenoiden und chiralen Boronsäureestern untersucht. Chirale Carbanionen, die durch Hoppe Lithiierung von sterisch gehinderten Benzoaten erzeugt wurden konnten erstmals erfolgreich mit skalemischen α-Haloboronsäureestern gekuppelt werden. Leider ließ sich das Konzept nicht auf chirale Carbanionen mit Alkoxygruppen in β-Position übertragen. Damit schied zwar eine Anwendung dieser interessanten Methode in der Synthese von Monosacchariden im Rahmen des vorliegenden Projektes aus, jedoch lassen sich die Ergebnisse sehr gut für andere Motive nutzen. Zurzeit wird die Methode in einem weiteren durch die DFG geförderten Projekt erfolgreich für die Synthese bioaktiver Makrolaktone eingesetzt. Auch die Insertion von lithiierten Epoxiden in Boronsäureester erwies sich hier als für die Synthese klassischer Aldohexosen nicht zielführend. Dennoch ergaben sich auch aus diesem Arbeitspaket interessante Ergebnisse: So eignete sich die Methode gut für eine Synthese des chiralen Direktors DICHED, welche 2018 Synlett publiziert, und durch ein Highlight in Synform gewürdigt wurde. Darüber hinaus konnten lithiierte Epoxide für die Synthese hochgradig isomerenreiner Olefine verwendet werden. Da die so gewonnenen Olefine durch stereospezifische Prileschajew-Reaktion erneut in Epoxide umgewandelt werden konnten ließ sich die Methode iterativ anwenden. So konnten dreifach und sogar vierfach substituierte Olefine in hoher Isomerenreinheit herstellgestellt werden. Seitdem wurde die Methode erfolgreich für die erste Totalsynthese des photochemisch interessanten Naturstoffes Resveratron eingesetzt.
Publications
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"A Complementary Toolbox of Iterative Methods for the Stereoselective Synthesis of Heteroatom- Rich Motives from C1-Building Blocks"; Synthesis, 2018, 50, 2307–2322
S. Kirupakaran, H.-G. Korth, C. Hirschhäuser
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„Ambient-Pressure Asymmetric Preparation of S,S-DICHED, a C2-Symmetrical Director for Matteson Reactions”. Synlett, 2018, 29, 1092–1094 [Highlighted in Synform]
K. Bojaryn, C. Hoffmann, F. R. Struth, C. Hirschhäuser
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„Iterative Synthesis of Alkenes by Insertion of Lithiated Epoxides into Boronic Esters”, Org. Lett. 2019, 21, 2218–2222
K. Bojaryn, S. Fritsch, C. Hirschhäuser
