Studium mechanismu vzniku derivátů isochroman-1-onu při reakci acylchloridů s benzylmagnesium halogenidy a případné využití této reakce pro syntézu bioaktivních látek

Ing. Eva Babjaková

Doctoral thesis

Study of the mechanism of isochroman-1-one derivatives formation by the reaction of acyl chlorides with benzylmagnesiumhalogenides and the possible utilization of this reaction for synthesis of bioactive compounds

Abstract:

Deriváty isochromanonu představují významné, avšak doposud málo prozkoumané, sloučeniny s prokazatelnými funkcemi zejména v rostlinném metabolismu. V literatuře je popsáno poměrně málo syntetických postupů vedoucích k těmto zajímavým látkám. Jednou z možností, kde látky s isochroman-1-onovým skeletem vznikají, jsou reakce acylchloridů s benzylmagnesium halogenidy. Cílem této práce bylo detailně prozkoumat uvedenou reakci a pokusit se o vysvětlení způsobu vzniku derivátů isochromanonu. Byl zjišťován vliv reakčních podmínek ? počáteční koncentrace výchozích látek, délka reakční doby, použité rozpouštědlo a přítomnost dalších látek v reakční směsi. Zároveň byla zkoumána role dalších látek nalezených v surových produktech reakcí, tedy hypotetických intermediátů, které by za daných podmínek měly poskytovat derivát isochromanonu, tak jako při reakci původních výchozích látek. Jelikož výše uvedené pokusy nepřispěly k odhalení způsobu vzniku isochromanonových derivátů, byla pozornost zaměřena na sledování distribuce selektivního isotopového značení výchozích látek. Sledováním distribuce isotopu 18O z výchozího [18O]adamantan-1karbonylchloridu pomocí hmotnostní spektrometrie bylo prokázáno, že pouze jeden z kyslíků laktonového kruhu isochromanonu pochází z uvedené výchozí látky. V případě pěti izolovaných isochromanonů se podařilo připravit monokrystaly vhodné pro difrakční RTG analýzu. Bylo zjištěno, že tyto deriváty mohou v pevné fázi zaujmout dvě zcela odlišné konformace. U jednoho derivátu se podařilo připravit krystaly obou polymorfů. Mimo isochromanonových derivátů byla studována struktura příslušných 1,2,3-trisubstituovaných 1,3dionů, které jsou rovněž produkty studované reakce. Pomocí instrumentálních metod (RTG, IR, NMR a Ramanovy spektroskopie) bylo prokázáno, že tyto deriváty s objemnými substituenty ve všech třech zmíněných polohách existují v pevné fázi i v roztoku výhradně ve svých dioxo formách.

Abstract:

Isochroman-1-one derivatives represent an important class of compounds with various functions, especially in plant metabolism. Nevertheless, they are little explored. Recent literature describes only a small number of synthetic procedures that lead to these interesting substances. One possible way for formation of compounds with isochromanone skeleton is reaction of acyl chlorides with benzylmagnesiumhalogenides, which was reported in 2006. The aim of this work was to examine the reaction in detail and to suggest a way of isochroman-1-one derivatives formation. The influence of reaction conditions, i.e., initial concentrations of starting compounds, reaction times, different solvents and some additional components in the reaction mixture were investigated. The role of other substances, which were isolated from the crude reaction products along with the isochromanones, was also investigated. These compounds were treated under the conditions of original reaction to reveal whether they can produce the desired isochromanone. Particular attention was paid to track the distribution of selective isotope labeling of starting compounds, as the above experiments did not bring new insight into mechanism of isochromanone derivatives formation. It was clearly shown by means of tracking the distribution of 18O isotope from the starting [18O] adamantane-1-carbonyl chloride using mass spectrometry that only one oxygen atom of the lactone ring of isochromanone comes from the starting acylchloride. Within the work on isochromanone formation experiments, monocrystals suitable for diffraction Xray analysis were prepared in the case of five isolated isochromanones. It has been found that these derivatives can adopt two distinct conformations in the solid state. The crystals of both polymorphs were prepared in the case of one derivative. In addition to isochromanone derivatives, the structure of the corresponding 1,2,3-trisubstituted 1,3-diones, which are also products of the studied reaction, was investigated. It has been demonstrated using instrumental methods, i.e., RTG, IR, NMR and Raman spectroscopy, that these compounds, with bulky substituents in all above mentioned positions, exit exclusively in the in dioxo forms both in the solid state and in the solution.

Keywords

Adamantan, isochromanonové deriváty, izotopová analýza, strukturní analýza, mechanismus

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 7. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Robert Vícha, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Food Chemistry and Technology / Food Technology