Synthese von Monoterpenen und Terpenendoperoxiden

Titelangaben

Schneider, Marc-André:
Synthese von Monoterpenen und Terpenendoperoxiden.
Bayreuth , 2016 . - 182 S.
( Dissertation, 2016 , Universität Bayreuth, Bayreuther Graduiertenschule für Mathematik und Naturwissenschaften - BayNAT)

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Abstract

Ziel der Arbeit war die Synthese des Monoterpens Lilac Aldehyd und des Norsesterterpenendoperoxids Diacarnoxid C. Die nachtblühende Weiße Lichtnelke Silene latifolia gibt eine spezifische Mischung von Duftstoffen ab, die unter anderem die acht möglichen Stereoisomere von Lilac Aldehyd in einem bestimmtem Verhältnis der einzelnen Isomere enthält. Damit lockt sie die Lichtnelkeneule Hadena bicruris, einen nachtaktiven Falter an, der als fruchtfressender Bestäuber seine Eier in der Pflanzenblüte ablegt. Durch elektrophysiologische Untersuchungen an den Antennen des Falters sollte ermittelt werden, ob die Lichtnelkeneule einen Rezeptor für alle acht Isomere von Lilac Aldehyd aufweist, oder ob verschiedene Rezeptoren die verschiedenen Isomere detektieren. Es wurde eine Synthese für das aktivste Isomer von Lilac Aldehyd, (2S,2´S,5´S)-Lilac Aldehyd, entwickelt. Das Kohlenstoffgerüst der Zielverbindung wurde durch eine Oppolzer-Aldolrektion zwischen dem Propionylsultam und einem Aldehyd, der durch Ozonolyse von Geranylacetat erhalten wurde, aufgebaut. Ringschluss zum Tetrahydrofuran durch eine Tsuji-Trost-Cyclisierung, reduktive Abspaltung des Auxiliars und Dess-Martin-Oxidation lieferten (2S,2´S,5´S)-Lilac Aldehyd in enantiomerenreiner Form in einer Gesamtausbeute von 16 % über 5 Stufen ausgehend von Geranylacetat. Durch elektroantennographische Messungen mit dem so erhaltenen Produkt wurde festgestellt, dass die Lichtnelkeneule in ihren Antennen nur einen Rezeptor für alle acht Isomere aufweist. Die erarbeitete Synthese lässt sich durch Variation der Aldolreaktion auf alle anderen Isomere von Lilac Aldehyd übertragen.
Diacarnoxid C, ein cytotoxisches Norsesterterpenendoperoxid aus dem marinen Schwamm Diacarnus levii, wurde konvergent durch die Synthese von zwei Fragmenten („Peroxid-“ und „Seitenketten-Fragment“) und deren anschließender Kupplung aufgebaut. Die Synthese des Endoperoxids ging vom Oppolzer-Aldoladditions-Produkt aus, das bereits bei der Synthese von Lilac Aldehyd verwendet wurde. Das Auxiliar wurde reduktiv abgespalten, das resultierende Diol am primären Alkohol als TIPS-Ether geschützt und der sekundäre Alkohol in ein Mesylat überführt. Die Peroxid-Funktionalität wurde durch Hydroperoxysilylierung des Olefins eingeführt. Die Cyclisierung zum Endoperoxid erfolgte durch intramolekulare Substitution des Mesylats durch das zuvor entschützte Hydroperoxid. Durch Abspaltung der terminalen Acetatschutzgruppe und Oxidation zum Aldehyd wurde das Peroxid-Fragment erhalten. Die Seitenkette wurde ausgehend von Dihydro-β-ionon durch Kettenverlängerung des Ketons zum Aldehyd, Reduktion zum Alkohol, Mitsunobu-Reaktion mit Tetrazolylthiol zum Thioether und schließlich Oxidation zum Sulfon erhalten. Die Norsesquiterpen Seitenkette wurde mit dem Peroxid im Rahmen einer Julia-Kocienski-Reaktion umgesetzt. Die resultierende Doppelbindung wurde mit Diimid reduziert. Die Synthese wurde durch die Abspaltung der TIPS-Schutzgruppe, Oxidation zur Carbonsäure und Veresterung zum Methylester abgeschlossen. Diacarnoxid C wurde in einer Gesamtausbeute von 1,6 % über 15 Stufen (längste lineare Sequenz) ausgehend von Geranylacetat erhalten. Die Synthesestrategie lässt sich durch Variation der Aldolreaktion und der Seitenkette auf andere marine Endoperoxide übertragen, wie an der Synthese des Peroxid-Fragments des Norditerpenendoperoxids Aikupikoxid B gezeigt werden konnte.

Abstract in weiterer Sprache

The main objective of the work presented here was the synthesis of the monoterpene lilac aldehyde and the norsesterterpene endoperoxide diacarnoxide C. The nocturnal plant Silene latifolia emits a scent mixture which contains the eight lilac aldehyde isomers in a specific ratio. The plant uses this scent to attract its main pollinator, the nocturnal moth Hadena bicruris, which acts as a nursery pollinator. Electrophysiological experiments should elucidate whether the moths have in their antennae one olfactory receptor or several different receptors for the detection of the single lilac aldehyde isomers. For these experiments, a synthesis for the most active isomer (2S,2´S,5´S)-lilac aldehyde was designed. The carbon skeleton of the target compound was assembled by an Oppolzer aldol reaction between propionyl sultam and the aldehyde received by the ozonolysis of geranyl acetate. Cyclisation to the tetrahydrofuran by a Tsuji-Trost reaction, reductive cleavage of the auxiliary and Dess-Martin oxidation gave (2S,2´S,5´S)-lilac aldehyde in enantiopure form in a total yield of 16 % over 5 steps from geranyl acetate. In electroantennographic measurements with the synthesized aldehyde it was shown that Hadena bicruris has just a single receptor for all eight lilac aldehyde isomers. The synthesis can be used for the synthesis of all lilac isomers by variation of the aldol addition step.
The cytotoxic norsesterterpene endoperoxide diacarnoxide, originally isolated from the marine sponge Diacarnus levii, was synthesized in a convergent fashion from two fragments (‘peroxide -’ and ‘side chain fragment’). The synthesis started with the aldol product used in the synthesis of lilac aldehyde. The auxiliary was reductively removed, the primary alcohol was protected as a TIPS-ether and the secondary alcohol was turned into a mesylate. The peroxide was introduced via hydroperoxysilylation of the olefin. The endoperoxide was constructed by intramolecular substitution of the mesylate by the deprotected hydroperoxide. Removal of the terminal acetate protecting group and oxidation to an aldehyde gave the endoperoxide. The norsesquiterpene side chain was synthesized from dihydro-β-ionone by chain elongation of the ketone to an aldehyde, reduction of the adleyhde to an alcohol, Mitsunobu reaction with tetrazolyl thiol and finally oxidation of the resulting thioether to a sulfone. This fragment was coupled with the endoperoxide in a Julia-Kocienski reaction. The newly formed double bond was hydrogenated with diimide. Removal of the TIPS ether, oxidation to an acid and formation of the methyl ester finally yielded diacarnoxide C. The total yield over 15 steps (longest linear sequence) from geranyl acetate was 1,6 %. The synthetic strategy can also be used for the synthesis of other marine peroxides, as was shown in the synthesis of the peroxide fragment of the marine norditerpene endoperoxide aikupikoxide B.