Rutheniumkatalysierte Kaskadentransformationen von Propargylalkoholen zu funktionalisierten Pyridinen, Indolen, Pyrazolpyridinen, Indolchinolizidinen im Eintopfprozess und deren Anwendung in der formalen Totalsynthese von (±)-Tangutorin

Abstract

Die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation sind in Abhängigkeit der verschiedenen Mechanismen und dargestellten Produktklassen in elf Kapitel gegliedert. Zu Beginn werden die Aktivitäten neuer Amin-modifizierter Katalysatoren in einem breiten Screening mit den bisher im Arbeitskreis primär angewandten Komplexen verglichen. Neue Anwendungsbereiche des Ruthenium-Cyclopentadienon-komplexes werden betrachtet. Zuerst wird die Möglichkeit der Wasserstoff-Autotransfer-Katalyse erforscht, wozu eine umfangreiche Optimierung und Anwendung an einem breiten Spektrum von Substraten durchgeführt wird. Daraufhin wird die Isomerisierung von Propargylalkoholen speziell in Bezug auf die Redoxisomerisierung und die Meyer-Schuster-Umlagerung untersucht. Besonderes Augenmerk erhält die selektive Steuerung der verschiedenen Reaktionswege, sowie deren Mechanismen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in der Synthese einer Serie von ungesättigten Aldehyden und Nitrilen unter Beweis gestellt. Bereits bekannte Mechanismen werden auf neue Substrate übertragen und zum Aufbau biologisch interessanter Grundstrukturen genutzt. Dazu gehören eine Vielzahl an Spiro-Indol-Verbindungen, welche im Anschluss durch diverse Folgereaktionen zu interessanten Molekülen, wie z.B. Benzoxazepinen, weiter funktionalisiert werden. Auch im folgenden Teil liegt der Fokus auf der Synthese komplexer Heterocyclen aus möglichst simplen Substraten im Eintopfprozess. Ein neuer Weg zur Darstellung polycyclischer Indolchinolizidine wird aufgezeigt und im Anschluss im Rahmen der formalen Totalsynthese von (±)-Tangutorin angewendet. Zudem werden neue Eintopfsynthesen funktionalisierter Pyridine, Pyrazolpyridine und Indole über zum Teil unerwartete Mechanismen vorgestellt.

The results of this dissertation are divided into eleven chapters depending on the different mechanisms and product classes presented. At the beginning, the activities of new amine-modified catalysts will be compared in a broad screening with the complexes primarily used in the working group. New areas of application of the ruthenium cyclopentadienone complex are considered. First, the possibility of hydrogen autotransfer catalysis is explored, for which extensive optimization and application on a wide range of substrates is carried out. The isomerization of propargyl alcohols is then examined specifically in relation to redox isomerization and the Meyer-Schuster rearrangement. Particular attention is paid to the selective control of the various reaction pathways and their mechanisms. The knowledge gained is demonstrated in the synthesis of a series of unsaturated aldehydes and nitriles. Already known mechanisms are transferred to new substrates and used to build biologically interesting basic structures. These include a large number of spiro-indole compounds, which are then further functionalized through various subsequent reactions to form interesting molecules, such as benzoxazepines. The following part also focuses on the synthesis of complex heterocycles from the simplest possible substrates in a one-pot process. A new route to the preparation of polycyclic indoloquinolizidines is demonstrated and subsequently applied in the formal total synthesis of (±)-tangutorine. In addition, new one-pot syntheses of functionalized pyridines, pyrazolopyridines and indoles via sometimes unexpected mechanisms are presented.