Enantiomerenreine Bicyclo[n.2.0]alkane durch intramolekulare [2+2]-Photocycloadditionen von 1,6-Dienen und Folgereaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Bach
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 13002449

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

[2+2]-Photocycloadditionen repräsentieren die wichtigste Klasse photochemischer Reaktionen. In diesem Projekt wurden verschiedene Aspekte dieser Reaktion untersucht. Es wurde gezeigt, dass man Bicydo[4.2.0]octane enantioselektiv herstellen kann, indem man die Cu(I)-katalysierte [2+2]-Photocycloaddition an rigiden Ringsystemen durchführt, deren zentrales Fragment anschließend im Sinne einer Enantiotopos-Differenzierung gespalten wird. Am erfolgreichsten gelang diese Spaltung durch enyzmatische Baeyer-Villiger-Oxidation mit verschiedenen Monooxygenasen. Im einem zweiten Projektteil wurde die [2+2]-Photocydoaddition von Tetronsäurederivaten (Tetronaten) untersucht. Es gelang, die Regioselektivität dieser Reaktion detailliert aufzuklären, und es gelang, eine bislang nicht bekannte Differenzierung von Vinylgruppen an den Estern von 1,3-Divinyl-2-cydopentanolen durchzuführen. Mit dieser Reaktion als Schlüsselschritt wurde in 29 Stufen die bislang erste Totalsynthese des komplexen Sesquiterpens Punctaporonin C durchgeführt, die die Konstitution des Natursstoffs bestätigte. Erfolgreich Fragmentierungsreaktionen des Cydobutanrings in den Produkten der Tetronat-Photocydoaddition führten zu neuen biologisch wichtigen Ringsystemen. Im dritten Projektteil wurden Heteroanaloge der Tetronsäuren untersucht. Eine umfangreiche Studie belegt die hohe Stereoselektivität der intramolekularen [2+2]-Photocydoaddition von 4-substituierten Dihydropyrrol-2-onen und 5,6-Dihydropyridin-2-onen. Mit 3-substituierten 5,6-Dihydropyridin-2-onen wurden enantioselektive [2+2]-Photocydoadditionen in Gegenwart eines chiralen Templats durchgeführt (40-85% ee).

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 'Access to enantiomerically pure bicycol[4.2.0]octanes by Cu-catalyzed [2+2]- photocycloaddition and enantiotopos differentiating ring opening reactions'. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 5541-5543
  I. Braun, F. Rudroff, M. Mihovilovic, T. Bach
  
• 'Biooxidation of Bridged Cycloketones Using Baeyer-Villiger Monooxygenases of Various Bacterial Origins'. J. Org. Chem. 2007, 72, 9597-9603
  R. Snajdrova, I. Braun, T. Bach, K. Mereiter, M. D. Mihovilovic
  
• 'Regioselective [2+2]-Photocycloaddition Reactions of Chiral Tetronates - Influence of Temperature, Pressure and Reaction Medium'. Chem. Commun. 2007, 822-824
  M. Fleck, C. Yang, T. Wada, Y. Inoue, T. Bach
  
• 'Ring Opening and Rearrangement Reactions of Tricyclo[4.2.1.02,5]nonan-9-one'. Synthesis 2007, 3896-3906
  I. Braun, F. Rudroff, M. D. Mihovilovic, T. Bach
  
• 'Synthesis of 4-Substituted 1,5-Dihydropyrrol-2-ones and 5,6-Dihydro-1H-pyridin-2-ones by Negishi Cross-coupling Reactions'. Synlett 2007 , 1557-1560
  D. Albrecht, T. Bach
  
• 'Intramolecular [2+2]-Photocycloaddition Reactions of 1,5-Dihydropyrrol-2-ones and 5,6-Dihydro-1H-pyridin-2-ones with C-, N-, and O-linked Alkenyl Side Chains at the 4-Position'. J. Org. Chem. 2008, 73, 2345-2356
  D. Albrecht, B. Basler, T. Bach
  
• 'Total Synthesis of the Tetracyclic Sesquiterpene Punctaporonin C'. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 6189-6191
  M. Fleck, T. Bach
  
• 'Cyclobutylcarbinyl Radical Fragmentation Reactions of Tetronate [2+2]-Photocycloaddition Products'. Synlett 2009, 1281-1284
  J. P. Hehn, M. Kemmler, T. Bach
  
• '[2+2]-Photocycloaddition Reactions of Tetronic Acid Esters and Amides'. Synthesis 2010, 2308-2312
  J. P. Hehn, D. Gamba Sanchez, M. Kemmler, M. Fleck, B. Basier, T. Bach
  
• 'Diastereo- and Enantioselective Intramolecular [2+2]-Photocycloaddiiton Reactions of 3-(ω-Alkenyl)- and 3-(ω-AIkenyloxy)-substituted 5,6-Dihydro-1H-pyridin-2-ones'. Chem. Eur. J. 2010,16, 4284-4296
  D. Albrecht, F. Vogt, T. Bach
  
• 'Total Synthesis of Punctaporonin C by a Regio- and Stereoselective [2+2]- Photocycloaddition'. Chem. Eur. J. 2010,16, 6015-6032
  M. Fleck, T. Bach
  
• 'A Photocycloaddition/Fragmentation Sequence as an Entry to the 3,12- Dioxatricyclo[8.2.1.06,13]tridecane Skeleton of Terpenoid Natural Products'. Org. Lett. 2011, 13, 1892-1895
  J. P. Hehn, E. Herdtweck, T. Bach
  
• 'On the Regioselectivity of the Intramolecular [2+2]-Photocycloaddition of Alk-3-enyl Tetronates'. J. Org. Chem. 2011, 76, 5924-5935
  R. Weixler, J. P. Hehn, T. Bach