Σύνθεση νέων χειρόμορφων οργανοκαταλυτών (ακινητοποιημένων ή μη) και μελέτη της καταλυτικής τους δράσης σε ασύμμετρους οργανικούς μετασχηματισμούς

Abstract

The present thesis refers to the synthesis of new chiral organocatalysts (immobilized ornot) and the study of the catalytic activity in asymmetric organic transformations. Τhedesign, synthesis and study of amide-thioureas in the asymmetric aldol reaction derivedfrom α-amino acids and 1,2-diphenylethylenediamine bearing also a terminal bulkybis(trifluoromethyl)-substituted aromatic ring, are described. The prolinamide-derivativeassociated with the group of thiourea via a (1S,2S)-1,2-diphenylethylenediaminespacer, subjected then to a systematic structure-activity relationship study in order toachieve optimal catalytic efficacy. The prolinamide-thiourea based on (1S,2S)-1,2-diphenylethylenediamine and (S)-di-tert-butyl-aspartate, has emerged as the bestcatalyst for asymmetric aldol reaction to afford the product in up to quantitative yield andexcellent stereoselectivity (99:1 dr and 99% ee).The synthesis and study of organocatalysts in solution is followed by the design,synthesis and study of supported-thiourea organocatalysts in organic polymericsubstrates (resins). Firstly was investigated the effect of immobilized analogues of theprolinamide-thiourea derived from (1S,2S)-1,2-diphenylethylenediamine and (S)-tertbutyl-phenylglycinatein the optimum conditions of the asymmetric aldol reaction. Thestudy of a directly- or via spacer-attached thiourea derived from (1S,2S)-1,2-diphenylethylenediamine and (S)-di-tert-butyl-aspartate in the Michael reaction betweenacetone and trans-β–nitrostyrene, follows a well-systematic investigation of thestructure-activity relationship of the polystyrene-1%-divinylbenzene directly-connectedanalogue, so as to achieve optimal catalytic activity. The organocatalyst based on(1R,2R)-1,2-diphenylethylenediamine and (S)-phenylglycine provides the product of theMichael reaction in very high yield (96%) and selectivity (99% ee), which is maintainedafter 4 recycles.

Η παρούσα διατριβή αναφέρεται στη σύνθεση νέων χειρόμορφων οργανοκαταλυτών(ακινητοποιημένων ή μη) και τη μελέτη της καταλυτικής τους δράσης σε ασύμμετρουςοργανικούς μετασχηματισμούς. Αρχικά περιγράφεται ο σχεδιασμός, η σύνθεση και ημελέτη αμιδίων-θειουριών που προέρχονται από α-αμινοξέα, 1,2-διφαινυλοαιθυλενοδιαμίνη και φέρουν ακραίο ογκώδη δις(τριφθορομεθυλο)-υποκατεστημένο αρωματικό δακτύλιο, στην ασύμμετρη αλδολική αντίδραση. Τοπρολιναμιδικό παράγωγο που συνδέεται με την ομάδα της θειουρίας μέσω συνδέσμου(1S,2S)-1,2-διφαινυλοαιθυλενοδιαμίνης, υποβάλλεται στη συνέχεια σε μία συστηματικήμελέτη της σχέσης δομής-δράσης με σκοπό την επίτευξη βέλτιστης καταλυτικήςδραστικότητας. Το προλιναμίδιο-θειουρία που βασίζεται στη (1S,2S)-1,2-διφαινυλοαιθυλενοδιαμίνη και στον (S)-ασπαρτικό δι-tert-βουτυλεστέρα, αναδείχθηκε ωςο βέλτιστος καταλύτης της ασύμμετρης αλδολικής αντίδρασης παρέχοντας το προϊόνέως και ποσοτικά με 99:1 dr και 99% ee.Τη σύνθεση και μελέτη των οργανοκαταλυτών σε διάλυμα, διαδέχεται ο σχεδιασμός, ησύνθεση και μελέτη ακινητοποιημένων oργανοκαταλυτών θειουρίας σε οργανικάπολυμερικά υποστρώματα (ρητίνες). Μελετάται αρχικά η δράση ακινητοποιημένωναναλόγων του προλιναμιδίου-θειουρίας που προέρχεται από τη (1S,2S)-1,2-διφαινυλοαιθυλενοδιαμίνη και τον tert-βουτυλεστέρα της (S)-φαινυλογλυκίνης στιςβέλτιστες συνθήκες της ασύμμετρης αλδολικής αντίδρασης. Τη μελέτη ενός απευθείας-ή μέσω συνδέσμου-προσαρτημένου παραγώγου θειουρίας που προέρχεται από(1S,2S)-1,2-διφαινυλοαιθυλενοδιαμίνη και (S)-ασπαρτικό δι-tert-βουτυλεστέρα στηναντίδραση Michael μεταξύ της ακετόνης και του trans-β-νιτροστυρενίου, ακολουθεί μιαεπίσης συστηματική διερεύνηση της σχέσης δομής-δράσης του απευθείας-ακινητοποιημένου αναλόγου σε ρητίνη πολυστυρενίου-1%-διβινυλοβενζολίου, ώστε ναεπιτευχθεί η βέλτιστη καταλυτική δραστικότητα. Ο οργανοκαταλύτης που βασίζεται στη(1R,2R)-1,2-διφαινυλοαιθυλενοδιαμίνη και στη (S)-φαινυλογλυκίνη παρέχει το προϊόντης αντίδρασης Michael σε πολύ υψηλή απόδοση (96%) και εκλεκτικότητα (99% ee), ηοποία διατηρείται και μετά από 4 ανακυκλώσεις.