In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Möglichkeiten zur Tandem Cycloisomerisierung-Hydroalkoxylierung untersucht, indem insbesondere Gold Katalysatoren eingesetzt wurden.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Problemstellung
1.1 Einleitung
1.2 Problemstellung
2. Allgemeiner Teil
2.1 Sonogashira-Kupplung
2.2 Goldkatalyse
2.2.1 Gold-katalysierte Cycloisomerisierung
2.2.2 Tandem-Gold-Katalyse
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Synthese der Pent-4-in-1-ol Derivate
3.2 Tandem Cycloisomerisierung-Hydroalkoxylierung
4. Zusammenfassung und Ausblick
5. Experimenteller Teil
5.1 Allgemeine Angaben
5.1.1 Analytische Methoden
5.1.2 Chromatographische Verfahren
5.1.3 Präparative Verfahren
5.2 Allgemeine Arbeitsvorschriften
5.3 Arbeitsvorschriften und analytische Daten
Zielsetzung & Themen
Die Bachelorarbeit verfolgt das Ziel, einen effizienten und selektiven Zugang zu substituierten Tetrahydrofuranylethern durch eine Gold-katalysierte Tandem-Cycloisomerisierung-Hydroalkoxylierung von Pent-4-in-1-ol Derivaten zu entwickeln und den Einfluss elektronischer Effekte an den verwendeten Aromaten zu untersuchen.
- Synthese von Pent-4-in-1-ol Derivaten mittels Sonogashira-Kupplung.
- Untersuchung des Einflusses mesomerer Effekte para-substituierter Aromaten.
- Optimierung der Reaktionsbedingungen (Katalysator-Screening, Silbersalze, Temperatur).
- Aufklärung des Reaktionsmechanismus und Minimierung von Nebenprodukten.
Auszug aus dem Buch
1.1 Einleitung
Die intramolekulare Hydroalkoxylierung von Alkinolen kann für die Herstellung von Sauerstoffheterocyclen genutzt werden. Der Begriff Hydroalkoxylierung definiert die Addition eines Alkohols an eine C-C-Mehrfachbindung, bei der Ether als Produkte erhalten werden.[1,2] Die Tandem Cycloisomerisierung-Hydroalkoxylierung von Alkinolen bietet in Gegenwart eines Gold-Präkatalysators, einer Brønsted-Säure und einem Alkohol einen effizienten Weg zu Tetrahydrofuranylethern unter milden Bedingungen. In Schema 1 ein Beispiel anhand eines Homopropargylakohols zu einem Tetrahydrofuranylether dargestellt.[3]
In der organischen Chemie bildet die Verbindungsklasse der Heterocyclen ein breitgefächertes Gebiet, welche nach der Art und Anzahl der Heteroatome sowie nach der Ringgröße geordnet werden können. Die Natur bietet eine Vielzahl von heterocyclischen Verbindungen, welche wichtige Funktionen in biologischen Prozessen besitzen und deshalb das Interesse der chemischen Industrie wecken. Dazu gehören beispielsweise die drei essentiellen Aminosäuren Prolin, Histidin und Tryptophan (Abbildung 1).[4,5] Heterocyclische Strukturen sind unter anderem in Arzneimitteln, Pflanzenschutzmitteln und Farbstoffen wiederzufinden. Die vielfältigen Eigenschaften von Heterocyclen können dadurch erklärt werden, dass unterschiedliche funktionelle Gruppen eingebaut werden können und diese zu unterschiedlichen Eigenschaften des Moleküls führen. So können die Acidität, Basizität, Polarität oder auch die Reaktivität der Heterocyclen beeinflusst werden.[6,7]
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung und Problemstellung: Hinführung zur Bedeutung von Heterocyclen und Definition des Forschungsziels: die Gold-katalysierte Tandem-Cyclisierung von Pent-4-in-1-ol Derivaten.
2. Allgemeiner Teil: Theoretische Grundlagen zur Sonogashira-Kupplung sowie zum Mechanismus und der Anwendung der Goldkatalyse in der organischen Synthese.
3. Ergebnisse und Diskussion: Detaillierte Darstellung der durchgeführten Synthesen, des Substrat-Screenings und der Optimierung der Reaktionsparameter zur Steigerung der Selektivität.
4. Zusammenfassung und Ausblick: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse sowie Möglichkeiten für zukünftige Arbeiten, wie die Verkürzung der Reaktionszeit oder chirale Reaktionen.
5. Experimenteller Teil: Dokumentation der analytischen Methoden, der allgemeinen Arbeitsvorschriften sowie der detaillierten experimentellen Daten aller synthetisierten Verbindungen.
Schlüsselwörter
Goldkatalyse, Tandem-Reaktion, Cycloisomerisierung, Hydroalkoxylierung, Pent-4-in-1-ol Derivate, Sonogashira-Kupplung, Heterocyclen, Tetrahydrofuranylether, Katalysator-Screening, organische Synthese, NHC-Gold-Komplex, Mechanismus, Silbersalze, Selektivität, Übergangsmetallkatalyse
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es grundsätzlich in dieser Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Optimierung einer Gold-katalysierten Tandem-Reaktion zur Herstellung von substituierten Tetrahydrofuranylethern.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Metallkatalyse, speziell der Gold- und Palladiumkatalyse, sowie der Synthese und Cyclisierung von Alkinolen.
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das primäre Ziel ist es, einen effizienten und selektiven Zugang zu unterschiedlich substituierten Tetrahydrofuranylethern zu finden und den Einfluss elektronischer Substituenten am Aromaten zu evaluieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden klassische präparative organische Synthesemethoden, wie die Sonogashira-Kupplung und Gold-katalysierte Transformationen, angewandt und durch instrumentelle Analytik (NMR, DC, GC) charakterisiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Synthese der Ausgangsverbindungen, ein umfangreiches Substrat- und Katalysator-Screening sowie die mechanistische Untersuchung der Tandem-Cyclisierung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Goldkatalyse, Tandem-Reaktion, Cycloisomerisierung, Hydroalkoxylierung und Sonogashira-Kupplung sind die prägenden Begriffe.
Welchen Einfluss haben para-Substituenten am Aromaten auf die Reaktion?
Die Untersuchung zeigt, dass der mesomere Effekt (-M oder +M) der Substituenten maßgeblich das Produktverhältnis zwischen dem gewünschten Additionsprodukt und dem Nebenprodukt beeinflusst.
Warum wurde der Gold-Katalysator AW-III verwendet?
Der AW-III Komplex wurde eingesetzt, da er eine verbesserte katalytische Aktivität und Stabilität zeigte und die Selektivität zugunsten des gewünschten Additionsprodukts deutlich steigerte.
Kann die Reaktion auch in wässrigem Medium durchgeführt werden?
Tests in einem Ethanol/Wasser-Gemisch (1:1) zeigten bei Raumtemperatur keinen Umsatz, weshalb das Zielprodukt unter diesen Bedingungen nicht isoliert werden konnte.
- Arbeit zitieren
- Emre Civelek (Autor:in), 2016, Studien zur Tandem Cycloisomerisierung-Hydroalkoxylierung von Pent-4-in-1-ol Derivaten, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/448212
