Synthese von Kohlenhydratbibliotheken und Entwicklung eines kurzen synthetischen Zugangs zu Sesquiterpenen der Picrotoxan-Familie

Abstract

Ziel meiner Arbeit war es, einen kurzen synthetischen Zugang zu Glyko-Sesquiterpenen der Picrotoxan-Familie zu entwickeln. Da es nur wenige einfache Synthesen für Monosaccharide gibt, sollte für eine generelle Variationsmöglichkeit des Kohlenhydratkopfes zunächst ein kurzer, modularer und parallelisierbarer Zugang zu natürlichen sowie nicht natürlichen Monosacchariden entwickelt werden.

Kohlenhydrat-Bibliothek: Während meiner Promotion gelang mir die Entwicklung einer Synthesestrategie, welche die selektive und modulare Synthese von natürlichen sowie nicht-natürlichen Kohlenhydraten erlaubt. Die Synthese erfolgt dabei in maximal fünf Schritten ausgehend von kommerziell erhältlichen Ausgangsverbindungen. Durch die sequentielle Einführung von Sauerstoff- oder Stickstoff-Funktionalitäten wird eine regioselektive Schützung der neu generierten funktionellen Gruppen möglich. Der Schlüsselschritt dieser Synthese ist eine RuO4-katalysierte oxidative Cyclisierung. Dabei ermöglicht die pH-Abhängigkeit des Ru-Katalysators die Reaktionsführung über eine Oxidation-Dihydroxylierung-Cyclisierung oder eine oxidative Fragmentierung-Cyclisierung. Die Anwendung dieser Synthesestrategie auf einige ausgewählte Beispiele führte zur Synthese einer Bibliothek hochsubstituirter neuer Kohlenhydrate. Bei diesen Kohlenhydraten ist jede funktionelle Gruppe orthogonal geschützt und steht so für weitere synthetische Operationen zur Verfügung.

Sesquiterpen-Synthese: Im Zuge der Sesquiterpen-Synthese gelang die Darstellung von 7-epi-Dendrobiumane B. Die Synthese erfolgte in 12 Stufen ausgehend von (S)-Carvon. Schlüsselschritt dieser Synthese war eine radikalische Cyclisierung, welche den Aufbau des bicyclischen Ringsystems erlaubte. Die ausstehende Inversion der sekundären Hydroxyfunktion zur Totalsynthese des Dendrobiumane B ist Gegenstand weiterer Untersuchungen.

One goal of my work was the development of a short synthetic entrance to glyco sesquiterpenes of the picrotoxane family. Although some very efficient de novo carbohydrate syntheses are reported in the literature a broadly applicable, automatable, modular and parallel synthesis that allows for structural variations within the carbohydrate core itself has not been developed up to date. The first part of my Ph.D.-studies was the development of a potentially automatable, iterative approach toward structurally diverse orthogonally protected carbohydrates and analogues applying novel RuO4-catalysed oxidative cyclisations as central key steps. With the synthesis of the sesquiterpenes special attention was paid to efficiency and sustainability.

Carbohydrate library synthesis: During my Ph.D.-studies I developed a synthesis strategy, which permits a selective and modular synthesis of both natural and non-natural carbohydrates within five synthetic steps starting from commercially available chiral pool building blocks. Due to a sequential introduction of O- or N-functionalities, a regioselective protection of each new functional group was possible. The key step in the carbohydrate synthesis was a RuO4-catalysed oxidative cyclisation via a pH-dependent dehydrogenation-dihydroxylation-cyclisation or an oxidative fragmentation-cyclisation. Applying this synthetic strategy to some selected examples led to the synthesis of a library of highly functionalised carbohydrates. These carbohydrates are orthogonally protected and each functional group is available for further synthetic operations.

Sesquiterpene synthesis: In the second part of my Ph.D.-studies I developed an access to the picrotoxane backbone and realised the synthesis of 7-epi-dendrobiumane B. The synthetic strategy allowed the synthesis of 7-epi-dendrobiumane B within twelve synthetic steps starting from (S)-Carvon. The key step in the sesquiterpene synthesis was a radical cyclisation, leading to the tricyclic ring. The pending inversion of the secondary hydroxyfunktion for the total synthesis of dendrobiumane B is subject of further investigations.