velikost textu

Syntéza biarylových oxa- a aza- makrocyklů

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Syntéza biarylových oxa- a aza- makrocyklů
Název v angličtině:
Synthesis of biaryl oxa- and aza-macrocycles
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Simona Koščová, Ph.D.
Školitel:
Ing. Jana Hodačová
Oponenti:
doc. RNDr. Jindřich Jindřich, CSc.
prof. Ing. Vladimír Macháček, DrSc.
prof. Ing. Ivan Stibor, CSc.
Id práce:
77129
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra organické chemie (31-270)
Program studia:
Organická chemie (P1402)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
15. 9. 2009
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
SOUHRN l)izertačnípráce se zabývá syntézor"r oxa- a aza-tnakrocyklických ligarrc{ťr, v nichŽ zák|adní strttktttrní jednotku tvoří axiálně chirální biferrylová ,-binaftylová či 1.l platforrna. 'fyto ligandy nroliot't vykazovat ve]mi z.ajímavévlastností na poli molekulárrrího tozpoznání. Z literatury jsotr crownethery a jejiclt heteroatomová analoga znánry jako výborné receptory pro komplexace kationtťt, aniontťt či neutrálních moIekr-rl. Aza-maktocykly bifenylového typu 1-4 byly připraveny reclr.tkccmi amiclťr 9-12. PřestoŽe čištění polyaminů obecně pt*edstavuje nesnadný ťrkol. látky 1-4 byly plně charakterizovány, slorrčeniny 1-3 jako hydrobr.omicly a látka 4 ve formě chloristantr. Rerrtgenostrttkturní anaIýza tetrahydr.obromicltt 2 oclkryla zajílnavéinfornrace o jeho stt.uktr'rře. Ligand 2 komplexrrjc dva br.ornidové anionty, jeclcn je vázán nad roviltot.t makrocyklickó kavity a druhý pod ní. Amino-laktamy 9.|2 představují atraktivní látky v oblasti kornplexací měcl'natých so]í' PřestoŽe ligarrdy 9 a |0 si jsou strukturně velmi poclobné, jejich komplexační chování je naprosto odlišné. Ligand 9 vytváří s mědí v jednom kroktr neutrální komp|cx [Cu.9.H-2] při pÉIokolo 7 a vykazttje tak výborné předpoklacly pro vytržitív cliagnostické medicíně jako kontrastnÍ činidlo. V případě Iigandu 10 se stabilizuje kationický komplex fCu'10'(OAc)21. Nesynretrické 1,l,-binaftylové ligandy 46.49,54 a 57-5l ktcré obsahují vazebné místo pro komplexaci kationtu (crownctherová ěi aza-clownetherová jednotka) a současně vazebnou jednotktr pto interakci s aniontem (amidický, močovinový či thiomočovinový fragment), by molrly sloužit k rozpoznání chirálních zwitteriontů, např' aminokyselin při neutrálním pI{' Ačkoliv je v litcratut'e známa t*ada makrocyklických ligandů obsahujícíchaxiálně chirální l,1,-binaftylovott jednotku, dosud nebyla publikována sloučenina, ve které jednotlivá naftalenová jádra binaftytového skeletu nesoLl různévazeblté jednotky' K pr*ípt.avě takových nesymetrických ligandťr lze využit dva odlišnésyntetické přístupy. První strategii představuje opracování binaftylového skeletu známých opticky aktivníclr binaftylových pr.ekurzorů, druhý přístup je založen na couplingových reakcích vhodně funkc ional i zov aný ch 2-nafto lů. První syntetickou cestou lze připravit opticky ěisté cílovésloučeniny, pokucl se v syntéze využije příslušný enantiomeť výchozí slorrčeniny. Nevýhocla této strategie spočíváv nutnosti použitívyššího počtu r.cakěních krokťr. Druhý syntetický př.ístup vyŽadrrjc menšípočet reakčníchstupňů, als problimem jc následné nalezení vhodné tczolrtčnírnetody. První přísttrp byl demonstrován na přípravě nesymetrických liganclů l3-15, Racenrické slortčerriny 13.15 se podařilo rozc{ělit na oba enantiomery pomocí i-IPLC na koloně schiráIní stacionár.ní ťár'í, obajejich enantiomery by|y izo|ovány a jako clťrkaz jejich optické čistoty byly změřeny CD spektr'a a optické rotace' Pt'o racemickó ligancly 13 a 14 byly získány bližší informace o jejich struktttře z retrtgenostrukturní anaÍýzy. I)řístup za|oŽený na couplingových reakcích 2-naftolťr byl uplatrrčn při přípravě rrcsyrnetrických l,l.-binaftylových ligandů 46-49' 54 a 57.59. Úspěšná série cross- couplingťr s chloriclem měd'natým a bázÍ mcthanoláteln soclnýrn, jiŽ s náznakem mír.né selektivity reakcí, poskytla impulz k testování různých reakčníchpoclmínek s cílem ovlivnit .selektivitr'r reakce ve prospěch tvor.by nesymetrického pLoduktu' Nejťrspěšnějšího výsledku by|o clocíleno při cotrplingové reakci amidťr ?7 a 32 s komplexem Cu(oÍI)C1'TMEDA. obsah nesymetr.ického procluktu 49 v rcakčnísměsi po jejím zpracování, který byl stanoven HPLC analýzou, činil 82 o/o, Látka 49 bylaizolována v 73%o výtěŽktt. K vysvětlení selektivního vzniku nesymetrického produktu 49 byla vyrržita hmotnostní spektroskopie. PottŽití chiralního činicl|a při coupIingové reakci nrťržeovlivnit enantioselektivitu reakce, čehož|ze využítpro přípravu chirálnÍch 1,1,-binaftylových derivátťr' Zajímavý výsledek poskytla courplingová teakce 27 a 32 s vyrržitirn in situ generovaného komplexu (*.).sparteinu a chloridtr rněcl'natého. Nesymetrický produkt 49 byl získán ve 44%o enantiometním nadbvtku.
Abstract v angličtině:
SUMMARY The Thesis deals with the synthesis of oxa- and aza-maclocycles, in which the basic structttlal unit comprises of the axially chiraÍ bipherryl or l,1..binaphthyl platform. These ligands can exhibit interesting properties in a field of molecular recognition. Crown ethers and their heteroatom analogues are known as exce|lent receptors Íbr conrplexation oť cations, anions or nentral molccules. Aza-macrocycles of the bíphenyl type 1.4 have becn prepared by reductiorr of amicle's 9-12' Although the prrriÍication of polyamines constitutes generally a difficrrlt problcm, the compouncls 1-4 have been ftrlly characterised: tlie compounds 1-3 as ,Ithe hydrobromicles, ancl the cottrpottncl 4 in the ťorrn oťperchloratg' X-ray crystal stťtlctLtlc analysis of, tetrahydrobromide 2 has revealed interesting infoimation about its stnrcture, Lígancl 2 bincls two brornide attions, one aniotr is helcl abovc the plarre of the macrocyclic cavity ancl the seconcl one bclow it. Amino-lactarns 9-12 r'epresent attractive structnres in the area of cupric salts complexation, Despite the structures of ligancls 9 and 10 are similar to each othu, their complexation behaviour is conrpletely different. The ligand 9 í.orms in one step ner'ttral complex [Cu'9.H.zJ with copper at pH about 7, showirrg thrrs excellent preťequisite for application in medicinal diagnosis as a contrast agent. In the case of ligand l0, tlre catioÍlic complex [Cur'10'(OAc)z] is stabilised. Unsymmetrical 1,1'-bínaphthyl ligands 46-49, 54, ancl s7.s9 containing simrtltaneously both a binding site for cation complexation (the cťown ether or aza-crown ether r"rnit) and a bincling site for interactíon with anion (the anride' ul.ea or thiottrea fragment) could be utilised in recognition of chiral zwittelíons, e.g. aminoacids at neutral pH, Through large number of macrocyclic ligands containing the axially chiral 1,1'- binaphthyl unit is known from literature, the compouncl, in which the particular naphthalene units of the binaphthyl skeleton are bearing diťferent binding units, has not been published so far. Two distinct synthetic approaches can be used to synthesize such unsymmetrical ligands' The first Strategy pťesents a treatment of the binaphthyl skeleton of the known optically active binaphthyl precursors, the second one is based on coupling reactions of suitably functionalised 2-naphthols. If a single enantiomer of the starting compound were used in the synthesis, an optically pure product would be obtained by exploiting the first approach. A disaclvantage of this strategy lies in the necessity to use Iarger nttmber of the reaction steps' '|he second approach requires less nunrber oí. the reaction steps but a cliscovery of a suitable cnantiomel resolution method coulcl be labourious. T'he first approach is clemonstratecl on the prepamtions of ligancls I3-15. Racernic compounds 13-15 ltave been successfully resolved into single enantionrers by means of HPLC on a colrtmn wíth the chiral stationary phase. I]oth enantiomeťs of these compounds have been isolated ancl their optical rotations as well as CD spectra have been measurect as a proof of their optical prrríty. Detailecl structut.al information about racemic ligarrcls 13 ancl 14 has been obtainecl from X-ray crystal structure analysis, .fhe approach based on the corrpling reactions oť 2.naphthols has beerr applied in preparatiorrs oťunsymmetrical l,1'.binaplrthyl ligands 46-49,54 ancl 57-59. A sttccessful series oť the cotrpling reactions with crrpric chloLide arrcl sodiunr methanolate as a base have evidencecl modest selectivity of the cross-couplirrg, l'his observation becarne an impr"rlsc to test various reaction conditions with aim to control selectivity oť the reaction' The best result has been obtained on coupling of amides 27 and 32 with Cu(Oi{)CI"fMEDA complex. The content of the unsymmetrical product 49 in the leaction mixture has been cletermined by the IIPLC analysis to be 82 %o. 'I'he compound 49 has been isolated ín 73oÁ yielcl' The mass spectromctry stuc1y has been employed to explain seIectivity oť this cross.coupling. Use oť the chiral agent in the coupling reaction could influence the reaction's stcreoselectivity that could be utilisecl in the preparations of chiral 1,1'-binaphthyi derivatives. An intercsting result has been obtainecl on the cor-rp|ing reaction oť 27 and 32 when using in ,situ generated complex of (-)-spartein with cupric chloride. lJnsymmetrical product 49 has been produced in 44oÁ enantjomeric excess.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Simona Koščová, Ph.D. 8.05 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Simona Koščová, Ph.D. 1.1 MB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Simona Koščová, Ph.D. 1.12 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Jindřich Jindřich, CSc. 89 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Vladimír Macháček, DrSc. 1.57 MB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Ivan Stibor, CSc. 140 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 419 kB