Enantioselektivní heterocyklické katalyzátory odvozené od substituovaných 2-amino-2,2-dialkylpropanamidů

Mgr. Illia Panov

Disertační práce

Enantioselective heterocyclic catalysts derived from substituted 2-amino-2,2-dialkylpropanamides

Anotace:

Bylo ověřeno, že navržené organokatalyzátory typu pyrrolidin-2-yl-4,5-dihydro-1H-imidazol-5-onu nejsou chemické stálé, podléhají snadno oxidaci a tedy nemohou být využitelné v organokatalýze. Výhodnými z hlediska aplikací v organokatalýze, se však jeví jejich prekurzory tj. N-(1-karbamoylcyklopentyl)-(S)-prolinamid a (1S)-N-(1-karbamoyl-2-methylpropyl)-(S)-prolinamid. Tyto organokatalyzátory poměrně úspěšně kytalyzovaly reakci 4-nitrobenzaldehydu s cyklohexanonem a to s výtěžky 68% ee a 79% ee. Ve druhé navazující části disertační práce jsem se zaměřil na syntézu a charakterizaci opticky čistých substituovaných 2-(pyridin-2-yl)imidazolidin-4-onů a jejich Cu2+ komplexů k ověření jejich možného využití jako enantioselektivních Lewisových katalyzátorů pro Henryho reakci. Imidazolidin-4-ony jsou méně rigidní díky sp3 konfiguraci na uhlíkovém atomu v poloze 2 v porovnání s 4,5-dihydro-1H-imidazol-5-ony, což podle předpokladu vedlo k dramatickému zvýšení enantioselektivity u Henryho reakce katalyzované odpovídajícími Cu2+ komplexy (z 19% ee na až 96% ee). Geometrie vzniklého Cu2+ komplexu určuje enantioselektivitu Henryho reakce, která v případě anti uspořádání poskytuje 91-96% ee. V případě syn uspořádání v imidazolidin-4-onovém skeletu dochází k významnému poklesu až na 25-27% ee. Rovněž poloha methylskupiny na imidazolidin-4-onovém skeletu podstatným způsobem ovlivňuje enantioselektivitu odpovídajících komplexů. Z uvedených zjištění je patrné, že výše jmenované připravené ligandy na bázi "pyridilimidazolidinonu" jsou relativně snadno připravitelné, stabilní a mají vysoký katalytický potenciál pro Henryho reakci, případně mohou v budoucnu nalézt uplatnění i při organokatalýze dalších reakcí.53

Abstract:

It was confirmed that the suggested organocatalysts of pyrrolidin-2-yl-4,5-dihydro-1H-imidazol-5-one type are not stable under common conditions and thus cannot be used in organocatalysis, but their precursors, that is, N-(1-carbamoylcyclopentyl)-(S)-prolinamide and (1S)-N-(1-carbamoyl-2-methylpropyl)-(S)-prolinamide, appear to be suitable from the standpoint of their use in organocatalysis. These organocatalysts were successful in catalyzing the aldol reaction of 4-nitrobenzaldehyde with cyclohexanone, with yields 68% ee and 79% ee, respectively. Imidazolidin-4-ones are less rigid, due to the sp3 configuration at the 2-carbon atom, as compared to 4,5-dihydro-1H-imidazol-5-ones, which as expected dramatically increased the enantioselectivity of Henry reaction catalyzed with the corresponding Cu(II) complexes (from 19% ee up to 96% ee). The geometry of the Cu(II) complex formed determined the enantioselectivity of Henry reaction, which in the case of anti arrangement gave 91-96% ee. In the case of the syn arrangement of the imidazolidin-4-one skaffold, the enantiomeric excess markedly decreased to as low as 25-27% ee. Also, the position of the methyl group on the imidazolidin-4-one skeleton substantially affected the enantioselectivity of the respective complexes. The aforementioned findings show that the studied ligands can be relatively easily prepared, are stable, and possess high catalytic potential for the Henry reaction; in the future these ligands may find applications in the organocatalysis of other reactions.

Klíčová slova

Prolin, asymetrická syntéza, imidazolinony, imidazolidinony, alodizační reakce, Henryho reakce.

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 11. 2011

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 20. 12. 2011

Univerzita Pardubice

Fakulta chemicko-technologická

Doktorský studijní program / obor:
Organická chemie / Organická chemie