In dieser Arbeit wurde das Konzept der MCR zur Etablierung einer Synthese von 2-Triazolylchinoxalinen angewendet. Die von Merkt konzeptionierte diversitätsorientierte Fünfkomponentensynthese, welche auf der Synthese von 3-Ethinylchinoxalinen basiert, sollte auf ihr synthetisches Potenzial hin untersucht werden.
Heutzutage wird nahezu jeder Bereich des alltäglichen Lebens durch Entwicklungen der Chemischen Industrie beeinflusst und Produkte der Organischen Chemie sind fest in unseren Alltag integriert. In Zeiten der Globalisierung, zunehmender Ressourcenknappheit sowie einem zunehmenden Bewusstsein zur Umweltschonung steigen jedoch auch die Anforderungen an Organische Synthesen.
Unter diesen Gesichtspunkten wurde bereits 1975 das Konzept der "idealen Synthese" von Hendrickson entwickelt. Diese umfasst die Optimierung von Synthesekonzepten bezüglich der Faktoren: Einfachheit, Sicherheit, Umweltfreundlichkeit, Effizienz, Diversität, Selektivität, Zeit sowie Verfügbarkeit der Edukte.
Das Konzept der Multikomponentenreaktion (MCR) entspricht diesem Syntheseansatz in vielen Aspekten und wurde erstmalig von Posner zusammengefasst. Multikomponentenreaktionen zeichnen sich definitionsgemäß dadurch aus, dass drei oder mehr Reaktanden in einem Reaktionsgefäß zu dem gewünschten Produkt umgesetzt werden.
Dabei werden mindestens zwei neue Bindungen geknüpft und das Zielmolekül enthält Strukturelemente aller Ausgangskomponenten. Es handelt sich um eine Ein-Topf-Reaktion, bei der die Zwischenstufen in situ erzeugt werden und daher nur das finale Produkt isoliert und aufgearbeitet werden muss.
Dies bietet gegenüber einer klassischen mehrstufigen Syntheseroute entscheidende Vorteile. MCR sind zeitsparend, ressourcen-schonend, und erzielen im Vergleich zu klassischen Mehrstufensynthesen oftmals eine höhere Gesamtausbeute, da die Zwischenprodukte nicht isoliert und aufgereinigt werden müssen. Multikomponentensynthesen sind daher sowohl ökonomisch als auch ökologisch effizient.
Hinzu kommt, dass durch die in situ Generierung der Zwischenstufen die Isolierungvon potenziell gesundheitsschädlichen und bedenklichen Reaktanden wie zum Beispiel Aziden entfällt. Um die beschriebenen Vorteile ausnutzen zu können muss die optimale Reaktion der in situ erzeugten Zwischenstufen sichergestellt werden. Die Kompatibilität der einzelnen Stufen gelingt durch Abstimmung des Lösungsmittels, des pH-Werts, des Katalysatorsystems und der eingesetzten Reagenzien aufeinander.
Inhaltsverzeichnis
- Inhaltsverzeichnis
- Abkürzungsverzeichnis
- Zusammenfassung
- Einleitung und Aufgabenstellung
- Allgemeiner Teil
- Literaturübersicht
- CuAAC und Triazole
- Substanzklasse der Chinoxaline
- Sequenzielle Katalyse
- Ergebnisse und Diskussion
- Azidsynthesen
- Synthese der 2-Triazolylchinoxaline 4 mittels GACC-Sequenz
- Variation der Azide 1
- Variation des π-Nukleophils 2
- Variation des 1,2-Diaminoarens 3
- In situ Generierung des Azids 1a in der GACC-Sequenz zur Synthese des 2-Triazolylchinoxalins 4a
- Fehlgeschlagene Synthesen
- Versuch der Synthese eines 2-Triazolylchinoxalins mit dem „Zucker-Azid“ 1i
- Synthese der 2-Triazolylchinoxaline 9 mittels AACC-Sequenz
- Variation der Glyoxylsäuren 8
- Fehlgeschlagene Synthesen
- Versuch der Erweiterung der AACC-Sequenz um eine Suzuki-Kupplung
- Spektroskopische Charakterisierung der 2-Triazolylchinoxaline
- Ausblick
- Experimenteller Teil
- Anmerkungen zu den allgemeinen Versuchsbedingungen und analytischen Methoden
- Allgemeine Versuchsvorschriften und experimentelle Daten zur Eduktsynthese
- Allgemeine Synthesevorschrift (AV1) zur Darstellung benzylischer Azide
- Spektroskopische Daten der benzylischen Azide
- Synthese der 2-Triazolylchinoxaline 4 mittels GACC-Sequenz
- Allgemeine Versuchsvorschrift (AV2) und experimentelle Daten
- Spektroskopische Daten der 2-Triazolylchinoxaline 4
- In situ Generierung des Azids 2a in der GACC-Sequenz zur Synthese des 2-Triazolylchinoxaline 4a
- Allgemeine Arbeitsvorschrift (AV3) und experimentelle Daten
- Synthese des 3-Ethinylchinoxalins 5 mittels GACK-Sequenz
- Allgemeine Versuchsvorschrift (AV4) und spektroskopische Daten des 3-Ethinylchinoxalins 5
- Synthese des terminalen 3-Ethinylchinoxalins 6 mittels TMS-Entschützung
- Allgemeine Versuchsvorschrift (AV5) und spektroskopische Daten des terminalen 3-Ethinylchinoxalins 6
- Synthese des 2-Triazolylchinoxalin mit dem „Zucker-Azid“ 1i via CuAAC
- Allgemeine Versuchsvorschrift (AV6) und experimentelle Daten
- Synthese der 2-Triazolylchinoxaline mittels AACC-Sequenz
- Allgemeine Versuchsvorschrift (AV7) und experimentelle Daten
- Spektroskopische Daten der 2-Triazolylchinoxaline 9
- Röntgenstrukturdaten
- Molekülverzeichnis
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer diversitätsorientierten Fünf-Komponenten-Synthese von neuartigen 2-Triazolylchinoxalinen. Das Ziel ist die Etablierung einer effizienten und modularen Syntheseroute, die den Aufbau einer Substanzbibliothek ermöglicht.
- Entwicklung einer Fünf-Komponenten-Ein-Topf-Reaktion (GACC-Sequenz) zur Synthese von 2-Triazolylchinoxalinen
- Variation der Reaktionskomponenten (Azid, π-Nukleophil, 1,2-Diaminoaren)
- In situ Generierung eines Azids als Reaktionspartner in der GACC-Sequenz
- Etablierung einer komplementären Syntheseroute (AACC-Sequenz) zur Erweiterung der Substanzbibliothek
- Spektroskopische Charakterisierung der synthetisierten 2-Triazolylchinoxaline
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in das Konzept der Multikomponentenreaktionen und ihrer Vorteile gegenüber klassischen mehrstufigen Synthesen. Es werden die verschiedenen Typen von Multikomponentenreaktionen (dominoartig, konsekutiv, sequenziell) erläutert. Die Bedeutung der CuAAC und der Substanzklasse der Chinoxaline für die organische Chemie und ihre verschiedenen Anwendungen wird aufgezeigt.
Im experimentellen Teil werden die Synthesen der 2-Triazolylchinoxaline mittels der GACC- und AACC-Sequenz beschrieben. Es werden detaillierte Angaben zu den Reaktionsbedingungen, Ausbeuten und spektroskopischen Daten der Produkte gemacht. Die Ergebnisse der Variation der Reaktionskomponenten, die in situ Generierung eines Azids und der fehlgeschlagenen Synthesen werden diskutiert. Schließlich wird die spektroskopische Charakterisierung der synthetisierten Verbindungen erläutert, einschließlich einer Röntgenstrukturanalyse.
Im Ausblick werden zukünftige Forschungsrichtungen aufgezeigt, wie z.B. die weitere Erweiterung der Substanzbibliothek, die Untersuchung der photophysikalischen Eigenschaften und die Anwendung der 2-Triazolylchinoxaline als Fluoreszenzsensoren.
Schlüsselwörter
Die wichtigsten Schlüsselwörter dieser Arbeit sind: Multikomponentenreaktion, GACC-Sequenz, AACC-Sequenz, 2-Triazolylchinoxaline, Chinoxaline, Triazole, CuAAC, sequenzielle Katalyse, Festkörperfluoreszenz, Emissionssolvatochromie, Fluoreszenzsensoren.
- Literaturübersicht
- Arbeit zitieren
- Konstantin Pieper (Autor:in), 2017, Fünfkomponentensynthese von Triazolylchinoxalinen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/497149