Synthese konformationsfixierter Retinalderivate sowie Studien zur Darstellung funktionalisierter Resorcinarene

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei unterschiedliche Projekte bearbeitet. In beiden Projekten stand die Synthese organischer Zielverbindungen im Vordergrund. Im ersten Projekt sollte ein synthetischer Zugang zu einer Resorcin[4]aren-basierten Ligandenplattform ausgearbeitet werden, welche sich durch die verbrückende Substitution zweier gegenüberliegender Resorcin- Untereinheiten durch einen cyclischen Harnstoff auszeichnet. Ein solches am so genannten unteren Rand funktionalisiertes Resorcin[4]aren sollte unter anderem dem Aufbau von Cavitanden dienen, die eine Koordinationsstelle für Metallionen tief im Inneren eines molekularen Hohlraumes aufweisen. Zur Synthese einer solchen präzedenzlosen Ligandenplattform wurden drei unterschiedliche Ansätze verfolgt, die in der Reihenfolge steigenden synthetischen Aufwands getestet wurden. Zunächst wurde versucht, ein Resorcin[4]aren am unteren Rand durch elektophile aromatische Substitution zu nitrieren. Der zweite Ansatz beinhaltete eine intermolekulare Makrocyclisierung durch elektrophile Substitution als Schlüsselschritt. Beide Ansätze wurden nach ersten Testreaktionen aufgrund mangelnder Erfolgsaussicht nicht weiter verfolgt. Der dritte und synthetisch aufwändigste Ansatz basiert auf einer zweifachen intramolekularen Makrocyclisierung durch elektrophile Substitution. Diese Versuche, in deren Zuge ein kurzer Zugang zu substituierten 2-Benzylanilinen entwickelt wurde, sind bislang nicht abgeschlossen. Im zweiten Projekt wurde eine effiziente Syntheseroute zu zwei bekannten Retinalderivaten entwickelt, welche für biochemische Studien benötigt werden. Die beiden Retinalderivate konnten in einer Gesamtausbeute von 5% bis 17% über fünf bis sieben Reaktionsschritte dargestellt werden. Schlüsselschritte dieser Syntheseroute sind eine Wittig-Reaktion sowie eine palladium-katalysierte Alkoxycarbonylierung. Die Alkoxycarbonylierung ermöglicht eine kurze und einheitliche Darstellung der für die Wittig-Reaktion benötigten Carbonylfragmente, wodurch sich die ausgearbeitete Syntheseroute von vergleichbaren Retinalsynthesen abhebt.

This thesis is divided into two separate and unrelated projects, both focused on organic synthesis. The first project is centered around the assembly of a ligand-platform based on resorcin[4]arenes, characterized by a cyclic urea substituent that bridges two resorcine subunits. Such a platform might be expanded into a cavitand with a reactive center fixed deep inside a molecular cavity, thus resembling a natural enzyme. To synthesize such an unprecedented ligand-platform, three different synthetic approaches were tested, gradually increasing the synthetic demand from one approach to the next one. Initially, it was attempted to nitrate a resorcin[4]arene at its lower rim by electrophilic aromatic substitution. The next approach comprised an intermolecular macrocycliztion as key step. Both synthetic routes were abandoned after initial test reactions proved unsuccessful. The third and most ambitious approach – based on twofold intramolecular macrocyclization, again by electrophilic substitution – is not thoroughly tested yet. A short synthesis of substituted 2-benzylanilines has been elaborated within this context. The second project aimed to develop an efficient synthetic access to known retinal derivatives needed for biochemical studies. An amount of material sufficient for biochemical testing was ultimately synthesized following this novel route, giving the two target molecules with a total yield of 5% to 17% in five to seven reaction steps. The key steps of this synthetic route are a Wittig-reaction and a palladium-catalyzed alkoxycarbonylation. The alkoxycarbonylation allows for a short and unified access to the carbonyl fragments needed for the Wittig-reaction, which makes this synthesis stand out from comparable syntheses of retinal derivatives.