Zastosowanie pochodnych 1-(2,2-dimetylo-7-oksa-1-aza- bicyklo[2.2.1]heptan-6-ylo)butano-1,2,3,4-tetraolu w syntezie bicyklicznych iminocukrów

Sebastian Łapczyński

Abstract

Literature review of this thesis contains a range of methods used in nitrone synthesis such as methods based on oxidation reaction, condensation of hydroxyloamines with carbonyl compounds, methods employing oximes, nitroso compounds and other compounds that include nitrogen in their structure. Later literature research, involves the use of 1,3 – dipolar cycloaddition reaction in synthesis of organic compounds. The issues that have been discussed include the intramolecular aspect of cycloaddition, its use in synthesis of organic compounds and the regioselectivity of mentioned reaction. The final topic of the literature review was the reductive amination reaction as the key step leading to cyclization which allowed obtaining Indolizidine derivatives. Analogous syntheses have been presented to that which has been conducted for this work. The first stage of experimental work concerned synthesis of optically active compounds that were used in second stage as substrates to obtain Indolizidine derivatives. The synthesis of 6,6-dimethyl-7-oxa-1-azabicyclo [2.2.1] heptane derivatives which were obtained from the isopropylidene protected sugar and allyl nitro compound were optimized. Hydroxyloamine has been obtained by reducing the nitro compound and this was subjected to condensation with sugar which allowed receiving intermediate product – nitrone 4. A key step was the intramolecular 1,3 - dipolar cycloaddition of nitrone, which resulted in a mixture of the expected bicyclic compounds (5a and 5b). Synthesis conditions were checked and established to give the best yields including: the choice of catalyst and solvent, temperature, reaction time. This resulted in two optically active isomers 5a and 5b, which were separated by MPLC. The alternate method for separation of the resulting diastereoisomers was developed. The mentioned method was based on crystallization of the isomeric compound 5a under mild conditions. The best yield of the synthesis that has been achieved at this stage of research was 64%. Structures of obtained diastereoisomers were verified using X – ray structural analysis and analysis of 1H NMR spectrums. OH H C 5a 5b Picture 1. Obtained in the first stage of research 6,6-dimethyl-7-oxa-1-azabicyclo [2.2.1] heptane derivatives. The final stage of experimental work was to obtain Indolizidine derivatives from the previously received pure and separated bicyclic diastereomers 5a and 5b. This step was including the removal of the carbon atom from the sugar part of the compounds, by oxidation with sodium periodate, thus the hydrogenolysis of N-O bond of obtained aldehydes and intramolecular cyclisation by reductive amination. In this synthesis hydrogen was used as a substrate for the reduction and palladium on activated carbon as a catalyst. Two chiral products were received. Compounds 7b and 8 - turn in yields 55 and 95%. Only product 7b was expected. Product 8 was unexpected and was not an Indolizidine derivative. Using 1H NMR spectral analysis, the structures of obtained isomers were verified. For the purposes of this thesis, four chiral compounds were obtained and characterized (5a, 5b, 7b, 8). Received compounds were not described in the known literature. CH3 CH H3C H3COH OH H3C CH3 3C CH3 7b 8 (unexpected product) Picture 2. Products obtained in the second stage of research.
Diploma typeMaster of Science
Author Sebastian Łapczyński
Sebastian Łapczyński,,
-
Supervisor Tomasz Rowicki ZChO
Tomasz Rowicki,,
- Department Of Organic Chemistry
Certifying unitFaculty of Chemistry (FC)
Affiliation unitDepartment Of Organic Chemistry (DOC)
Study subject / specializationTechnologia Chemiczna
Languagepl polski
StatusFinished
Defense Date02-12-2013
Issue date (year)2013
Keywords in Polishbrak
Keywords in Englishbrak
Abstract in PolishCzęść literaturowa niniejszej pracy, zawiera przegląd syntetycznych metod otrzymywania nitronów, takich jak metody oparte na reakcjach utleniania, kondensacja hydroksyloamin ze związkami karbonylowymi, metody wykorzystujące oksymy, związki nitrozowe oraz inne związki zawierające azot. Przegląd literaturowy w dalszej części, dotyczył wykorzystania reakcji 1,3 – dipolarnej cykloaddycji we współczesnej syntezie związków organicznych. Problemy jakie zostały poruszone, to aspekt wewnątrzcząsteczkowej dipolarnej cykloaddycji, zastosowanie jej w syntezie oraz regioselektywność tej reakcji. Ostatnim tematem części literaturowej, była reakcja redukcyjnego aminowania jako kluczowa reakcja, prowadząca do cyklizacji z utworzeniem związków takich jak, np. pochodne indolizydyny. Zostały przedstawione analogiczne przykłady syntez, pochodnych indolizydyny, do tej, która została przeprowadzona na potrzeby niniejszej pracy. Pierwszy etap badań własnych dotyczył syntezy optycznie czynnych związków azabicyklicznych, które posłużyły w etapie drugim jako substraty do syntezy pochodnych indolizydyny. Przeprowadzono optymalizację syntezy pochodnych 6,6-dimetylo-7-oksa-1azabicyklo-[2.2.1]-heptanu, które były otrzymywane z zabezpieczonego izopropylidenem cukru oraz allilowego nitrozwiązku. Nitrozwiązek został zredukowany do hydroksyloaminy 2, a ta, została poddana kondensacji z cukrem, co pozwoliło otrzymać produkt przejściowy – nitron 4. Kluczowym etapem, była wewnątrzcząsteczkowa 1,3 – dipolarna cykloaddycja nitronu, w wyniku której otrzymano mieszaninę związków bicyklicznych – 5a oraz 5b. Sprawdzono oraz ustalono warunki syntezy oraz ich wpływ na wydajność, w tym: dobór katalizatora i rozpuszczalnika, temperaturę, czas reakcji. Otrzymano dwa optycznie czynne izomery – 5a oraz 5b, które udało się wydzielić za pomocą aparatury MPLC. Opracowano również, alternatywną metodę rozdziału powstałych diastereoizomerów, polegającą na krystalizacji jednego z izomerów (5a), w łagodnych warunkach. Najlepsza wydajność syntezy jaką udało się osiągnąć na tym etapie badań wynosiła 64%. Zweryfikowano oczekiwane struktury izomerów za pomocą strukturalnej analizy RTG oraz dzięki analizie widm 1H NMR. OH H3C 5a 5b Rysunek 1. Otrzymane w pierwszym etapie badań diastereoizomery pochodnej 6,6-dimetylo-7-oksa1-azabicyklo[2.2.1]heptanu. Ostatnim etapem badań było otrzymanie pochodnych indolizydyny, z uprzednio otrzymanych czystych, rozdzielonych diastereoizomerów pochodnej 6,6-dimetylo-7-oksa-1azabicyklo[2.2.1]heptanu. Etap ten obejmował usunięcie jednego atomu węgla części cukrowej, przez utlenianie nadjodanem sodu, wodorolizę wiązania N-O w otrzymanych aldehydach bicyklicznych oraz wewnątrzcząsteczkową cyklizację, w wyniku reakcji redukcyjnego aminowania. W syntezie zastosowano wodór jako substrat do redukcji oraz katalizator metaliczny – pallad, osadzony na węglu aktywnym. Otrzymano dwa chiralne produkty – związki 7b oraz 8 – kolejno z wydajnościami 55 oraz 95%. Produktem oczekiwanym był tylko produkt 7b. Związek 8 był produktem niespodziewanym – nie posiadał przewidywanej struktury pochodnej indolizydyny. Za pomocą analizy widm 1H NMR, zweryfikowano strukturę otrzymanych związków. Na potrzeby niniejszej pracy, otrzymano 4 związki chiralne (5a,5b,7b,8), które scharakteryzowano. Związki te były nieopisane w literaturze. CH CH3 H3C H3COHOH H3C CH3 H3C CH3 7b 8 (produkt niespodziewany)
File
S. Łapczyński Praca Magisterska.pdf 1.33 MB

Get link to the record
msginfo.png

Back