Detailansicht
Synthesis of a-aminophosphonic acids and the phosphonate-phosphinate rearrangement
Renzhe Qian
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Friedrich Hammerschmidt
DOI
10.25365/thesis.32968
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29565.68311.456863-4
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
(±)-Diisopropyl-1-hydroxy-3-butenylphosphonat wurde in drei Schritten aus den kostengünstigen Ausgangsmaterialien Diisopropylphosphit, Paraformaldehyd und Allylbromid synthetisiert. Es wurde in das Chloracetat überführt, das mittels enantioselektiver Hydrolyse mit einer Lipase je nach Konversion entweder das (S)-1-Hydroxy-3-butenylphosphonat oder das (R)-Chloracetat mit sehr hohem ee (>97%) lieferte. Letzteres wurde zum (R)-1-Hydroxyphosphonat (>97%) verseift. Das optisch aktive (S)-1-Hydroxyphosphonat wurde dann als Ausgangsmaterial für die Synthese von sieben a-Amino- und Aminooxyphosphonsäuren mit (R)-Konfigurtion – der 3-Amino-3-phosphono-propansäure, 1,4-Diaminobutyl-, (1,2-Oxazinan-3-yl)-, (Isoxazolidin-3-yl)-, 1-Amino-3-(aminooxy)propyl-, (1-Amino-4-guanidinobutyl)-phosphonsäure, 4-Amino-4-phosphonobutansäure – verwendet. Aus dem (R)-1-Chloracetoxyphosphonat wurde das Phosphonsäureanalogon der Äpfelsäure, die 3-Hydroxy-3-phosphonopropansäure, hergestellt. Auch das (S)-Diisopropyl-1-hydroxy-3-butinylphosphonat wurde analog durch enantioselektive Hydrolyse mit der gleichen Lipase mit hohem ee (92%) erhalten und in die 1-Amino-2-(1H-1,2,3-triazol-4-yl)ethylphosphonsäure mit 98% ee überführt. Alle α-Aminophosphonsäuren außer der (±)-1,4-Diaminobutylphosphonsäure wurden in racemischer sowie enantiomerenreiner (R)-Form synthetisiert. Die Doppel- und Dreifachbindung der Ausgangsmaterialien ließen sich in zahlreiche funktionelle Gruppen umwandeln. Die meisten synthetisierten Phosphonsäuren sind Strukturanaloga der proteinogenen Aminosäuren und werden auf ihre biologische Aktivität untersucht werden.
Im zweiten Teil der Dissertation wurde die Synthese der (±)-1-Amino-2-phenyl-2-propenyl-phosphonsäure, ein potentieller Inhibitor der Phenylalanin-Ammoniak-Lyase (PAL), auf einem neuen Weg mit der doppelten Gesamtausbeute im Vergleich zur vorherigen Synthese durchgeführt. PAL ist ein Schlüsselenzym im Metabolismus der Pflanzen und ein attraktives Ziel für die Herbizidentwicklung. Die Mitsunobu Reaktion, welche verwendet wurde, um eine Hydroxyl- durch eine Azidgruppe zu substituieren, lieferte eine erhebliche Menge eines Olefins als Nebenprodukt (Azid:Olefin = 2:1), das sich vom gewünschten Azid nicht abtrennen ließ.
Im letzten Teil wurde erstmals die Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung untersucht. Das (S)-Dimethyl-N-(t-butoxycarbonyl)-N-(1-phenylethyl)phosphoramidat wurde gewählt, um die möglichen Reaktionswege zu diskutieren und die entsprechenden Versuche durchzuführen. Die Phosphoramidat-Phosphonat-Umlagerung konnte durch Metallierung an der Benzyl- oder Methoxygruppe ausgelöst werden, was von der verwendeten Base abhing. Die gebildeten Phosphonate wurden der Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung unterwerfen, die aber nur mit sBuLi bei –95°C mit einer angemessen Geschwindigkeit erfolgte. Es wurde gefunden, dass die Metallierung an der bezylischen Position ein Carbanion erzeugte, welches sogar bei –95 °C nicht konfigurationsstabil war. Ein kleiner Teil änderte seine Konfiguration, sodass zwei diastereomere Reaktionsprodukte gebildet wurden. Die Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung folgt einem retentiven Verlauf am Kohlenstoff- und Phosphoratom bei der Bildung der neuen P-C-Bindung. Zuletzt wurde ein N-Boc-geschütztes racemisches Dimethyl-α-Aminophosphonat, das (±)-1-(t-Butoxycarbonylamino)-3-methylbutyl-phosphonat, als Substrat für die Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung studiert. Überraschenderweise wurde nur ein Diastereomer beobachtet, dessen Ausbeute trotz vieler Versuche aber nicht über 20% gesteigert werden konnte.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
a-Amino-phosphonsäure Phenylalanin-Amoniak-Lyase enzymatische Hydrolyse optisch aktive Synthese Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung
Autor*innen
Renzhe Qian
Haupttitel (Englisch)
Synthesis of a-aminophosphonic acids and the phosphonate-phosphinate rearrangement
Paralleltitel (Deutsch)
Synthese der a-Amino-phosphonsäuren und die Phosphonat-Phosphinat-Umlagerung
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
VI, 161 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Artur Mucha ,
Peter Gärtner
AC Nummer
AC12098547
Utheses ID
29284
Studienkennzahl
UA | 791 | 419 | |