KIRÁLIS NÉGY- ÉS ÖTTAGÚ HETEROCIKLUSOK

Hasonló dokumentumok
OPTIKAILAG AKTÍV 1-ARILPIRROL ALAPVÁZÚ BIFUNKCIÓS VEGYÜLETEK SZINTÉZISE ÉS KATALITIKUS ALKALMAZÁSA. Tézisfüzet. Szerző: Erdélyi Zsuzsa

ZÁRÓJELENTÉS. OAc. COOMe. N Br

Szabó Andrea. Ph.D. értekezés tézisei. Témavezető: Dr. Petneházy Imre Konzulens: Dr. Jászay M. Zsuzsa

Szegedi Tudományegyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola Gyógyszerkémia, gyógyszerkutatás program Programvezető: Prof. Dr.

Poláris fémorganikus vegyületek regioés sztereoszelektív reakciói

PhD értekezés tézisei. Funkcionalizált β-aminosavak szintézisei gyűrűnyitó/keresztmetatézis reakcióval. Kardos Márton

Monoterpénvázas 1,3-diaminok és 3-amino-1,2-diolok sztereoszelektív szintézise és alkalmazásai

szabad bázis a szerves fázisban oldódik

Cherepanova Maria. Szubsztituált ciszpentacin és nyíltláncú β 2,3 -aminosavak sztereoszelektív szintézisei oxidatív gyűrűnyitáson keresztül

1-Arilpirrol-származékok előállítása és alkalmazása regio- és sztereoszelektív reakciókban

Zárójelentés a Sonogashira reakció vizsgálata című 48657sz. OTKA Posztdoktori pályázathoz. Novák Zoltán, PhD.

FOSZFIN-FOSZFIT TÍPUSÚ KIRÁLIS LIGANDUMOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS ALKALMAZÁSA ENANTIOSZELEKTÍV KATALITIKUS SZINTÉZISEKBEN. A DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

I. Bevezetés. II. Célkitűzések

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM

Cikloalkán-vázas heterociklusok és 1,3-bifunkciós vegyületek szintézise

Tienamicin-analóg 2-izoxacefémvázas vegyületek sztereoszelektív szintézise

Készült a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia és Technológia Tanszékén

Galla Zsolt. Gyógyászati szempontból jelentős enantiomerek előállítása lipáz katalizált acilezéssel és hidrolízissel

R R C X C X R R X + C H R CH CH R H + BH 2 + Eliminációs reakciók

I. Szerves savak és bázisok reszolválása

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ALKOHOLOK RESZOLVÁLÁSÁNAK VIZSGÁLATA. Ph.D. értekezés tézisei

Doktori értekezés tézisei. Reaktivitás és bifunkcionalitás az organokatalízisben. Mechanizmusvizsgálatok kísérleti és elméleti kémiai módszerekkel

AMPA receptorra ható vegyületek és prekurzoraik szintézise

ASZIMMETRIKUS KATALITIKUS REAKCIÓK MODULÁRIS FOSZFÁN-FOSZFORAMIDIT LIGANDUMOKKAL

Új izokinolin-származékok szintézise. Tézisfüzet. Szerző: Balog József András Témavezető: Dr. Hajós György. MTA-TTK Szerves Kémiai Intézet

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

PANNON EGYETEM. Rézkatalizált azid-alkin cikloaddíció: szintézis és katalizátorfejlesztés. A PhD értekezés tézisei

β-aminosav származékok enzim katalizált kinetikus rezolválása

Palládium-katalizált keresztkapcsolási reakciók fejlesztése

Vezető kutató: Farkas Viktor OTKA azonosító: típus: PD

Biszfoszfonát alapú gyógyszerhatóanyagok racionális szintézise

Fémorganikus kémia 1

Alkinilezett kromonszármazékok előállítása Sonogashira reakcióval

SZAK: KÉMIA Általános és szervetlen kémia 1. A periódusos rendszer 14. csoportja. a) Írják le a csoport nemfémes elemeinek az elektronkonfigurációit

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

1. feladat. Versenyző rajtszáma:

Hidroxi-szubsztituált aliciklusos β-aminosav származékok szintézise és sztereokémiája. Benedek Gabriella

Kondenzált piridazinszármazékok funkcionalizálása és ligandumként való alkalmazása

Hármas helyzetben P-funkcióval rendelkező tetra- és hexahidrofoszfinin-oxidok szintézise és térszerkezet vizsgálata

Intra- és intermolekuláris reakciók összehasonlítása

Királis négy- és öttagú heterociklusok sztereoszelektív szintézise és reakcióinak vizsgálata

Foszforatomot tartalmazó koronaéterek szintézise és felhasználási lehetőségeinek vizsgálata. Tézisfüzet. Szerző: Szabó Tamás

Izocinkona alkaloidok a heterogén katalitikus enantioszelektív hidrogénezésben

Új kinin- és ferrocénszármazékok: szintézis, szerkezet, DFT-modellezés, biológiai hatás és organokatalitikus aktivitás

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Vukics Krisztina. Nitronvegyületek alkalmazása. a gyógyszerkémiai kutatásban és fejlesztésben. Ph.D. értekezés tézisei. Témavezető: Dr.

Tetrahidro-β-karbolin és tetrahidroizokinolin vázas származékok kinetikus és dinamikus kinetikus rezolválása

H 3 C H + H 3 C C CH 3 -HX X 2

szerotonin idegi mûködésben szerpet játszó vegyület

Név: Pontszám: / 3 pont. 1. feladat Adja meg a hiányzó vegyületek szerkezeti képletét!

Aromás: 1, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13, (14) Az azulén (14) szemiaromás rendszert alkot, mindkét választ (aromás, nem aromás) elfogadtuk.

TETRAHIDROIZOKINOLIN-VÁZAS DIFUNKCIÓS VEGYÜLETEK SZINTÉZISE ÉS ÁTALAKÍTÁSAI. Schuster Ildikó

IV. Elektrofil addíció

Királis aminoalkil-foszfin ligandumok platina(ii)- komplexeinek koordinációs kémiai vizsgálata

Véralvadásgátló hatású pentaszacharidszulfonsav származék szintézise

Fémorganikus vegyületek

HORDOZÓS KATALIZÁTOROK VIZSGÁLATA SZERVES KÉMIAI REAKCIÓKBAN

Szegedi Tudományegyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola. Gyógyszerkémia, Gyógyszerkutatás PhD program. Programvezető: Prof. Dr.

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek. 6. előadás

β-szubsztituált β-aminosav enantiomerek direkt enzimatikus úton történı elıállítása

Enantioszelektív szintézisek króm(ii) aminosavkomplexeivel

PhD értekezés tézisei. Aliciklusos β-aminosavak szelektív funkcionalizálása nitril-oxidok 1,3-dipoláris cikloaddíciójával. Nonn Mária Melinda

JÁTÉK KISMOLEKULÁKKAL: TELÍTETT HETEROCIKLUSOKTÓL A FOLDAMEREKIG*

Szegedi Tudományegyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola. Gyógyszerkémia, gyógyszerkutatás Ph.D program Programvezető: Prof. Dr.

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

PANNON EGYETEM FERROCÉNTARTALMÚ SZTEROIDSZÁRMAZÉKOK ELŐÁLLÍTÁSA HOMOGÉN KATALITIKUS REAKCIÓKKAL. A PhD ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Új oxo-hidas vas(iii)komplexeket állítottunk elő az 1,4-di-(2 -piridil)aminoftalazin (1, PAP) ligandum felhasználásával. 1; PAP

A GAMMA-VALEROLAKTON ELŐÁLLÍTÁSA

Forró Enikı Új enzimes stratégiák laktám és aminosav enantiomerek szintézisére címő MTA doktori értekezésének opponensi véleménye

ÚJ NAFTOXAZIN-SZÁRMAZÉKOK SZINTÉZISE ÉS SZTEREOKÉMIÁJA

Gábor Krajsovszky. List of Publications

JÁTÉK KISMOLEKULÁKKAL: TELÍTETT HETEROCIKLUSOKTÓL A FOLDAMEREKIG*

ETÁN ÉS PROPÁN ÁTALAKÍTÁSA HORDOZÓS PLATINAFÉM- ÉS RÉNIUM- KATALIZÁTOROKON

Platina alapú kétfémes katalizátorok jellemzése

AMINOKARBONILEZÉS ALKALMAZÁSA ÚJ SZTERÁNVÁZAS VEGYÜLETEK SZINTÉZISÉBEN

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI CIKLUSOS BÉTA-AMINOSAVAK SZELEKTÍV ÉS SZTEREOKONTROLLÁLT FUNKCIONALIZÁLÁSAI KISS LORÁND

Funkcionalizált, biciklusos heterociklusok átalakításai sztereokontrollált gyűrűnyitó metatézissel

Szilárdsav-katalizátorok készítése és alkalmazása Friedel-Crafts típusú acilezési reakciókban

PANNON EGYETEM. 2,3-DIHIDRO-2,2,2-TRIFENIL-FENANTRO-[9,10-d]-1,3,2λ 5 -OXAZAFOSZFOL KIALAKULÁSA ÉS REAKCIÓJA SZÉN-DIOXIDDAL ÉS DIOXIGÉNNEL

C-GLIKOZIL HETEROCIKLUSOK ELŐÁLLÍTÁSA GLIKOGÉN FOSZFORILÁZ GÁTLÁSÁRA. Kun Sándor. Témavezető: Dr. Somsák László

KIRÁLIS FOSZFORTARTALMÚ LIGANDUMOK SZINTÉZISE ÉS KATALITIKUS ALKALMAZÁSA ASZIMMETRIKUS HIDROFORMILEZÉSI REAKCIÓKBAN

Halogéntartalmú szerves vegyületek. 7. előadás

Versenyző rajtszáma: 1. feladat

GALAKTURONSAV SZEPARÁCIÓJA ELEKTRODIALÍZISSEL

Módosított Mannich-reakció alkalmazásával előállított karbamátoalkilnaftolok szintézise és átalakításai

A PhD értekezés tézisei. I. Bevezetés, célkitűzés

Fluorozott ruténium tartalmú katalizátorok előállítása és alkalmazása transzfer-hidrogénezési reakciókban

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

Doktori Értekezés Tézisei

Heterociklusok szintézise és átalakítása fémorganikus reagensek alkalmazásával

Benzilpiperidin és benzilpirrolidin származékok általánosítható, iparilag alkalmazható szintézise

Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Mikrohullámú szintézis: 5,10,15,20 tetrafenilporfirin előállítása

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia Tanszék. Aszpidoszpermánvázas és rokon indolalkaloidok, valamint analogonjaik szintézise

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

HETEROCIKLUSOS VEGYÜLETEK ELŐÁLLÍTÁSA MIKROPÓRUSOS ZEOLIT JELENLÉTÉBEN

Szerves kémiai szintézismódszerek

1. feladat. Versenyző rajtszáma: Mely vegyületek aromásak az alábbiak közül?

SR121463, egy vazopresszin V 2 antagonista méretnövelhető szintézise

Szénhidrogének II: Alkének. 2. előadás

Átírás:

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR OLÁH GYÖRGY DOKTORI ISKOLA KIRÁLIS NÉGY- ÉS ÖTTAGÚ HETEROCIKLUSOK SZTEREOSZELEKTÍV SZINTÉZISE ÉS REAKCIÓINAK VIZSGÁLATA Tézisfüzet Szerző: Kovács Ervin Témavezető: Dr. Faigl Ferenc BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 2015

1 Bevezetés Kutatócsoportunk évek óta foglalkozik kis gyűrűtagszámú heterociklusok sztereoszelektív szintézisével. Több mint egy évtizede ismert, hogy a benziloximetiloxirán-származékok közül számos átalakítható sztereoszelektíven transz térállású oxetánokká szuperbázis alkalmazásával (1. ábra). Ez a reakció jó termeléssel (60-70%) végrehajtható abban az esetben is, ha a vegyület benzilamino funkciót is tartalmaz 1. 1. ábra: Oxetánszármazékok szintézise benziloximetiloxirán-származékokból Felmerült bennünk a kérdés, hogy benziloxi funkciót nem, de benzilamino-csoportot tartalmazó vegyületekkel kiváltható-e regioszelektív benzil-helyzetű metallálás, majd a fémorganikus vegyület a jelenlévő elektrofil oxiránnal intramolekuláris reakcióba vihető-e, előállíthatók-e ilyen úton királis heterociklusok. Vizsgálni kívántuk továbbá 2-es pozícióban fenilcsoportot tartalmazó négytagú heterociklusos vegyületek (oxetánok, azetidinek) reduktív gyűrűfelnyitási lehetőségeit, különböző öttagú optikailag aktív heterociklusok sztereoszelektív kialakításának lehetőségeit, illetve az előállított vegyületek aszimmetrikus katalitikus alkalmazási lehetőségeit. 2 Irodalmi háttér Azetidinszármazékok előállítására nem sok szakirodalmi példa található, annak ellenére, hogy közülük számos biológiailag aktív vegyület. Általában a megfelelő - laktámok redukciójával, vagy intramolekuláris N-alkilezéssel állítanak elő négytagú, nitrogéntartalmú heterociklusokat. Néhány erős bázis indukálta szén-szén kapcsolással megvalósított azetidinszintézis is ismert (2. ábra), nitrilek, észterek, trialkil-foszfátok esetén bizonyos esetben sztereoszelektivitás is tapasztalható a gyűrűzáródás során 2,3. 2. ábra: azetidingyűrű kialakítása C-C kapcsolással 3 Kísérleti és számítási módszerek A szintetikus munka során preparatív szerves kémiai módszereket alkalmaztunk. A fémorganikus reakciókat Schlenk-technika alkalmazásával hajtottuk végre, az inert atmoszférát száraz nitrogén gáz használatával biztosítottuk. A katalitikus hidrogénezéseket, szuperkritikus szén-dioxidos rezolválásokat autoklávokban hajtottuk végre. A reakciók előrehaladását vékonyréteg-kromatográfiával vagy GC-vel illetve HPLC-vel követtük. Az anyagok tisztítására flash-kromatográfiát (CombiFlash Rf), preparatív HPLC-t 1 Thurner, A.; Faigl, F.; Tőke, L.; Mordini, A.; Valacchi, M.; Reginato, G.; Czira, G. Tetrahedron 2001, 57, 8173. 2 Brandi, A.; Cicchi, S.; Cordero, F. M. Chem. Rev. 2008, 108, 3988. 3 Drouillat, B.; Wright, K.; David, O.; Couty, F. European Journal of Organic Chemistry 2012, 2012, 6005.

alkalmaztunk. Az anyagok tisztaságának ellenőrzésére folyadékkromatográfiás vizsgálatokat végeztünk. Az optikailag aktív vegyületek enantiomer-összetételét királis állófázisú HPLC-vel vagy vagy GC analízissel határoztuk meg. Az előállított vegyületek szerkezetét 1 H NMR, 13 C NMR, DEPTQ-, HSQC-, HMBC- és NOE-NMR, HPLC-HRMS spektroszkópiai, valamint két esetben egykristály-röntgendiffrakciós módszerekkel igazoltuk. Az elméleti kémiai számításokat a Gaussian (G09) programmal a Szegedi Tudományegyetem szerverén, DFT módszerrel [B3LYP/6-31G(d,p)] végeztük. A kísérlettervezések eredményeinek kiértékelését Statistica 10.0 programmal végeztük. 4 Eredmények 4.1 2-Benzilaminometiloxirán alapvázat tartalmazó vegyületek átrendeződési reakcióinak vizsgálata A arilmetilaminometiloxirán-származékok lítium-diizopropilamid és kálium-tercbutoxid keverékével (LiDA-KOR szuperbázissal) kiváltott gyűrűzárási reakciójáról megállapítottuk, hogy a vizsgált esetekben a metallálás az aminocsoporthoz kapcsolódó benzilhelyzetű szénatomon történt, a keletkezett fémorganikus vegyület intramolekuláris reakcióban, sztereoszelektív módon olyan új azetidin-származékokat szolgáltatott, amelyekben az azetidingyűrű 2- és 3-helyzetű szubsztituensei transztérállásúak voltak (3. ábra). 3. ábra: A benzilaminoszáramzékok átalakítása azetidinekké (a piros kötés hasad, a zöld jön létre) A végrehajtott átrendezési reakciók esetén elvileg négy- és öttagú termékek is keletkezhetnek attól függően, hogy a fémorganikus intermedier az oxirángyűrű melyik elektrofil szénatomjára támad. A gyűrűzárási reakciók körében közismert tény 4, hogy a kistagú heterociklusok közül az öttagú heterociklusok keletkezése a leggyorsabb, a négytagú vegyületeké a leglassabb folyamat. Mi ennek az ellenkezőjét tapasztaltuk, ezért kvantumkémiai számításokkal fel kívántuk deríteni annak az okát, hogy esetünkben miért szelektíven a kevésbé várt, ráadásul a termodinamikailag kedvezőtlenebb négytagú gyűrű alakul ki az öttagú helyett. A számítások szerint az oxirángyűrű sajátságos szerkezete miatt kialakuló átmeneti állapotok közötti különbség okozza a várttól eltérő szelektivitást. Az S N 2 típusú reakciók átmeneti állapotában ideális esetben a központi atom (C2 vagy C3), a támadó (C1) és távozó atomok (O3) által bezárt szög 180 -os, így a legnagyobb az átlapolás a nukleofil HOMO és az elektrofil LUMO pályája között (bimolekuláris esetben). Az öt és négytagú gyűrűkhöz vezető átmeneti állapotok 4 Clayden, J, Greeves, N., Warren, S., Wothers, P.: Organic Chemistry (1st ed.) 2001, Oxford, (ISBN 978-0-19-850346-0)

geometriáját tanulmányozva azt tapasztaltuk, hogy a C1-C2-O3 atomok által bezárt szög a négytagú gyűrűs transz izomer keletkezése esetén a legkedvezőbb (168 ), a cisz azetidin esetén valamivel kevesebb (163 ). Az öttagú vegyülethez (pirrolidinhez) vezető átmeneti állapotban a C1-C3-O3 esetén ez a szög lényegesen kevesebb (transz: 137, cisz: 132 ) (4. ábra). Ezek alapján az öttagú vegyület átmeneti állapotánál lényegesen kisebb az egy molekulához tartozó HOMO és LUMO pályarészek átlapolása, mint a négytagúaknál. Ez lehet annak az oka, hogy a legalacsonyabb a transz-azetidinszármazékhoz vezető reakcióút aktiválási energiája, a kinetikai kontroll érvényesülésével szelektíven keletkezik a négytagú heterociklus. cisz transz öttagú gyűrű négytagú gyűrű 4. ábra:a benzilaminometiloxirán-származékból levezethető azetidin és pirrolidinszármazékokhoz vezető reakciók átmeneti állapotai HOMO pályáinak kontúrvonalas reprezentációja a C1-C2-O és C1-C3-O atomok közötti kötésszögek feltüntetésével (Az ábrán piros színnel az oxigén-, kékkel a nitrogén-, szürkével a szén-, fehérrel a hidrogénatomok vannak jelölve) 4.2 Azeto- és pirrolidino-tetrahidroizokinolin alapvázú vegyületek regioszelektív szintézise oxiránszármazékokból Az N-metil-1,2,3,4-tetrahidroizokinolin a körülményektől függően regioszelektíven metalálható C1 és C4 pozícióban is 5. Vizsgáltuk, hogy az oxiranilmetil-1,2,3,4- tetrahidroizokinolin-származékok erős alkáli-amid típusú bázisokkal átalakíthatóak-e triciklusos vegyületekké. Azt tapasztaltuk, amennyiben Lewis-sav alkalmazása nélkül hajtjuk végre a reakciót, akkor a termodinamikailag kedvezőbb, C4-es helyzetben játszódik le a metalálás, és 2,5-metánobenzo[c]azepin váz alakul ki (5. ábra, A út), viszont ha a vegyület bór-trifluorid komplexét reagáltatjuk lítium-amiddal, akkor regioszelektíven az ekkor termodinamikailag kedvezőbb az N-benzil pozícióban történő metalálás következtében azeto-tetrahidroizokinolin-származék keletkezik (5. ábra, B út). 5 Ebden, M. R.; Simpkins, N. S.; Fox, D. N. A. Tetrahedron 1998, 54, 12923.

5. ábra: Az oxiranilmetil-tetrahidroizokinolin-származékok átalakítása alkaloidszerű kondenzált triciklusos vegyületekké A pirrolidingyűrűt tartalmazó vegyület esetén a reakciókban egy diasztereomer, az ötös gyűrű 3-as és 4-es szubsztituensét tekintve transz térállású termék keletkezett sztereoszelektíven. Kvantumkémiai számítások alapján a kinetikai kontroll érvényesülésével alakul ki az öttagú gyűrű a képződő fémorganikus intermedier regioszelektív támadása során. A bór-trifluorid jelenlétében végrehajtott reakcióknál azt tapasztaltuk, hogy elsősorban cisz térállású vegyület keletkezik. Kvantumkémiai számítások alapján ez úgy valósulhat meg, hogy először a kinetikai kontroll érvényesülésével kialakul a négytagú, transz térállású gyűrű, ami a reakcióelegyben feleslegben lévő bázissal reagálva egy epimerizációt követően a termodinamikailag stabilabb cisz térállású vegyületté alakul (6. ábra). 6. ábra: Javasolt mechanizmus a transz-azetidinszármazék átalakulására (M: metalálás, EP: epimerizáció, TM: transz metalálás) 4.3 2-Feniloxetán- és 2-fenilazetidin-származékok egylépéses reduktív gyűrűnyitásának és védőcsoport eltávolításának kidolgozása, pirrolidinszármazékok szintézise A 2-(dibenzilamino)-1-(2-feniloxetán-3-il)etil-benzoát hidrogenolízisekor azt tapasztaltuk, hogy a négytagú heterociklus minden esetben gyorsan felnyílik, de a reakció kimenetele függ az alkalmazott oldószer minőségétől. Amennyiben metanolban végeztük a reakciót, vélhetően az oldószer acilezésével keletkező metil-benzoát közvetítésével benzamid-származék keletkezett, de az oldószer összetétel megváltoztatásával jó termeléssel aminoalkoholt kaptunk termékként, amit továbbalakítottunk Mitsunobu-reakcióval 3,4-diszubsztitált pirrolidinszármazékká (7. ábra).

7. ábra: N-heterociklus előállítása egy dibenzilaminocsoportot tartalmazó feniloxetán-származékból kiindulva A 2-fenilazetidinek katalitikus hidrogénezési reakciójakor azt tapasztaltunk, hogy a feszült gyűrű már enyhe körülmények között is felnyílik. Az N-benzilszármazékok (R 2 =H) esetén azt tapasztaltuk, hogy a debenzileződés csak nagyobb nyomáson ment végbe. A tritilcsoport reduktív eltávolítása csak savnyomok jelenlétében, magasabb hőmérsékleten és nagyobb nyomáson játszódott le, általában jelentős mennyiségű melléktermék keletkezése mellett. A szililéterek reakciójakor a védőcsoport lehasadt a vegyületről. A benzoátok reakciójakor már enyhe körülmények között is tapasztaltunk debenzoileződést (8. ábra). 8. ábra: Különböző 2-fenilazetidinek reduktív gyűrűnyitási reakciói Kísérleteket végeztünk mind a kiindulási oxetánszármazékok, mind a hidrogenolíziskor kapott aminok detritilezésére. Azt tapasztaltuk, hogy sósavval minden esetben megvalósítható a tritilcsoport lehasítása. Két alternatív útvonalon is előállítottunk egy benzilaminoalkohol-származékot, amit Mitsonobu-reakcióval az oxetánból előállított pirrolidin (7. ábra) nitrogénen védett származékává alakítottunk (9. ábra). 9. ábra: Öttagú N-heterociklus azetidinből kiinduló szintézise 4.4 Az N-Boc-4-fenil-3-hidroxipirrolidin rezolválása Azetidinszármazékból és oxetánszármazékokból is előállítottunk 3-hidroxi-4- benzilpirrolidint, de mindegyik esetben már maga a négytagú heterociklus előállítása

nehezen megvalósítható, mert a termékekhez vezető reakciók sorozata egyesével jó illetve kiváló, össztermelés szempontjából azonban nem túl jó kihozatalú szintézist eredményeznek. Emiatt a célként kitűzött optikailag aktív N-en védett, 3-hidroxi-4- szubsztitulált pirrolidinszármazék előállítására egy, az előzőekben bemutatottnál kevesebb lépést tartalmazó, akár ipari méretben is megvalósítható szintézissort dolgoztunk ki. Az irodalomban található egyszerű, jól reprodukálható reakciósor racém, 3,4-transz-diszubsztitulált pirrolidinek szintézisére 6, de optikailag aktív formában történő előállítására csak kevés esetben dolgoztak ki módszereket. Az N-Boc-4-fenil-3- hidroxipirrolidin első rezolválását megvalósítottuk hagyományos oldószeres közegben. Megfelelő enzim kiválasztása után az oldószer, hőmérséklet, acilezőszer optimalizálása során megfelelő szelektivitással és termeléssel állítottuk elő az N-Boc-(3S,4R)-3- hidroxi-4-fenilpirrolidint. Ugyancsak hatékonyan oldottuk meg a vegyület rezolválását szuperkritikus szén-dioxidban is a nyomás és a hőmérséklet, mint változó paraméter optimalizálásával (10. ábra). 10. ábra: Az N-Boc-4-fenil-3-hidroxipirrolidin enzimatikus rezolválása A racém N-Boc-3-acetoxi-4-fenilpirrolidin alkoholízisének vizsgálatakor azt tapasztaltuk, hogy kiváló enantiomerszelektivitás érhető el optimális körülmények között, ehhez viszont az észteresítéshez képest lényegesen több enzim és reakcióidő szükséges (11. ábra). 11. ábra: Az N-Boc-3-acetoxi -4-fenilpirrolidin enzimatikus alkoholízise 4.5 Új aminoalkohol-származékok alkalmazása katalizátorligandként Az N-Boc-(3S,4R)-3-hidroxi-4-fenilpirrolidinből három N-alkilpirrolidinszármazékot állítottunk elő (12. ábra). 12. ábra: N-alkilvegyületek kialakítása N-Boc-pirrolidin-származékból Az optikailag aktív N-alkilpirrolidinek (12. ábra) valamint az optikailag aktív kiindulási ((3-tritiloximetil)oxirán-2-il)metil-benzilamin-származékokból szintetizált enantiomertiszta (ee>99%) azetidinek (3. ábra) királis katalizátor ligandumként történő felhasználhatóságát egy közismert modellreakcióban 7 tanulmányoztuk (13. ábra). Mindkét vegyülettípus esetén hőmérséklet- és katalizátorligand-mennyiség 6 Bradner, J. E.; McKeown, M. R.; Rahl, P. B.; Young, R. A.; Marineau, J. J.; WO 2005/032464 számú szabadalom 2005. 7 Kitamura, M.; Suga, S.; Kawai, K.; Noyori, R. Journal of the American Chemical Society 1986, 108, 6071.

optimalizálás után jó, illetve közepes enantiotópszelektivitást sikerült elérünk. 13. ábra: A felhasznált modellreakcó különböző aminoalkoholok királis ligandként való teszteléséhez 5 Tézisek 1. Új, diasztereoszelektív izomerizációs reakciót dolgoztunk ki többszörösen helyettesített királis azetidinszármazékok előállítására szuperbázisok felhasználásával. Az új átrendeződési reakcióban N-arilmetilaminometiloxiránok szuperbázissal benzil-helyzetben történő metallálását követő intramolekuláris reakcióban alakul ki a négytagú nitrogéntartalmú heterociklus. A reakció kiterjeszthetőségének bizonyítása céljából számos 2-fenilazetidin-származékot állítottunk elő, néhányat közülük enantiomertiszta formában. Kvantumkémiai számítások segítségével megállapítottuk, hogy ezekben a reakciókban a négytagú gyűrű képződése kinetikailag kedvezményezett az öttagú heterociklus keletkezésével szemben. [1,3,8] 2. Megállapítottuk, hogy az N-oxiranilmetiltetrahidroizokinolin-származékok a reakciókörülményektől függően szelektíven a tetrahidroizokinolin egység egyes illetve négyes pozíciójában metallálhatók és így regio- és diasztereoszelektív módon több új tetrahidroizokinolino-pirrolidin- vagy tetrahidroizokinolino-azetidinszármazékot szintetizáltunk. Kvantumkémiai számításokkal megállapítottuk, hogy mindkét esetben kinetikai okokkal magyarázható a kisebb gyűrűtagszámú termékek keletkezése. A tetrahidroizokinolin-származékok átalakításakor az öttagú heterociklus képződéséhez vezető átmeneti állapot kisebb energiájú a hattagú heterociklust tartalmazó termékhez vezető átmeneti állapottal szemben. Az oxiranilmetil-tetrahidroizokinolin-bór-trifluorid komplexek esetén pedig a négytagú gyűrű keletkezése a kedvezményezett az öttagúakkal szemben. [2] 3. Hatékony, egylépéses módszert dolgoztunk ki a 2-(dibenzilamino)-1-(2-feniloxetán- 3-il)etil-benzoát palládiumkatalizált hidrogenolízisére, így olyan aminoalkoholszármazékot állítottunk elő, amely alkalmas lehet a citosztatikus hatású balanol, illetve analogonjaihoz hasonló vegyületek szintézisére. [4] 4. Szelektív katalitikus módszert dolgoztunk ki 2-fenilazetidin-származékok reduktív gyűrűfelnyitására. A reakciókörülményeket optimalizálva jó termeléssel sikerült primer, illetve szekunder aminokat, valamint aminoalkoholokat előállítani. [6] 5. Új királis pirrolidin-származékokat állítottunk elő a hidrogénezési reakciók termékeként kapott királis aminoalkoholokból.[5] 6. Új enzimatikus rezolválást dolgoztunk ki a transz-n-boc-3-fenil-4-hidroxipirrolidin optikai izomereinek elválasztására hagyományos és szuperkritikus szén-dioxid oldószerekben. Az optikailag aktív alkoholt különböző tercier aminokká alakítottuk, majd az így kapott optikailag aktív pirrolidinek katalitikus aktivitását modellreakcióban teszteltük. Kísérletekkel igazoltuk, hogy az előállított új, enantiomertiszta aminoalkoholok dietil-cink és benzaldehid-származékok enatioszelektív addíciós reakciójában királis ligandumként alkalmazhatók. [7,9] 6 Alkalmazás, vagy alkalmazási lehetőség A kutatómunka során fő célunk nem iparilag is alkalmazható eredmények elérésére volt, de az általunk kidolgozott sztereoszelektív mono- és kondenzált azetidin- és pirrolidiszintézisek alkalmasak lehetnek molekulabankok számára vegyületcsaládok előállítására.

A kidolgozott katalitikus hidrogénezési reakciók, enzimatikus rezolválások méretnövelhető, várhatóan ipari méretben is megvalósítható reakciók. Az új, optikailag aktív N-heterociklusos aminoalkoholok enentioszelektív reakciókban alkalmazhatóak királis katalizátor ligandumként. 7 Közlemények Az értekezés alapját képző angol nyelvű folyóirat cikkek: [1] Faigl, F., Kovács, E., Turczel, G., Szöllősy, Á, Mordini, A., Balázs, L., Holczbauer, T., Czugler, M.: Novel stereoselective synthesis of 1,2,3- trisubstituted azetidines. Tetrahedron: Asymmetry, 2012, 23, 1607-1614. [IF:2,115, I:4] [2] Kovács, E.; Mucsi, Z., Huszka, B., Gáti, T., Balázs, B., Nyerges, M.; Faigl, F.: Novel selective routes to azetidine- and pyrrolidine-fused 1,2,3,4- tetrahydroisoquinolines. Előkészítés alatt [3] Kovács, E.; Mucsi, Z., Gáti, T. Nyerges, M.; Faigl, F.: Efficient diastereoselective 2-aryl azetidine synthesis: preparation and theoretical studies. Előkészítés alatt [4] Kovács, E.; Thurner, A.; Farkas, F.; Faigl, F; Hegedűs, L.: Hydrogenolysis of N- protected aminooxetanes overpalladium: An efficient method for a one-step ring opening and debenzylation reaction. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2011, 339, 32-36. [IF:2,947, I:5] [5] Kovács, E.; Farkas, F.; Szöllősy, Á.; Faigl, F.: Diastereoselective synthesis of novel optically active five membered O- and N-heterocyclic compounds. Letters in Organic Chemistry, 2012, 9, 81-88. [IF: 0,667] [6] Kovács, E.; Faigl, F; Mucsi, Z., Nyerges, M.; Hegedűs, L.: Hydrogenolysis of N- and O-protected hydroxyazetidines over palladium: Efficient and selective methods for ring opening and deprotecting reactions. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2014, 395, 217-224. [IF:3.679, I:1] [7] Faigl, F., Kovács, E., Balogh, D., Holczbauer, T., Czugler, M., Simándi, B.: Enzyme-catalyzed kinetic resolution of N-Boc-trans-3-hydroxy-4- phenylpyrrolidine. Central European Journal of Organic Chemistry, 2014, 1, 25-32. [IF:1.329, I:1] Az értekezés alapját képző angol nyelvű konferencia összefoglalók: [8] Faigl, F.; Kovács, E.; Turczel, G.; Hegedűs, L; Thurner, A.; Farkas, F.; Szöllősy, Á.: Novel Methods for the Stereoselective Synthesis of Oxetane, Azetidine and Pyrrolidine Derivatives. IFMBE Proceedings (5th European Conference of the International Federation for Medical and Biological Engineering, Budapest 2011. 1366-1369. oldal. ISBN 978-3-642-23507-8, Springer, Heidelberg) [9] Szécsényi, Á.; Utczás, M.; Kovács, E.; Balogh, D.; Faigl, F.; Simándi, B.; Székely, E.: Kinetic resolution of tert-butyl-3-hydroxy-4-phenylpyrrolidine-1- carboxylate in supercritical carbon dioxide. ISSF2012 Proceedings (10th International Symposium on Supercritical Fluids, San Francisco, 2012 http://issf2012.com/handouts/documents/374_000.pdf) Az értekezéshez kapcsolódó egyéb közlemények: 1. Farkas, F.; Thurner, A.; Kovács, E.; Faigl, F.: Proceedings, (12th International Conference of Chemistry, Hung. Technical Scientific Society of Transylvania, Csíkszereda 2006, p. 113-117.. ISBN-10 973-7840-14-3, ISBN-13 978-973-

7840-14-1.) (Új, királis, négy és öttagú, O- és N-heterociklusos vegyületek enantioszelektív szintézise, Enantioselective synthesis of new, chiral, four- and fivemembered O- and N-heterocycles.) 2. Kovács, E.; Farkas, F.; Hegedűs, L.; Szöllősy, Á.; Thurner, A.; Faigl, F.: Új, királis, nitrogén- és oxigéntartalmú heterociklusos vegyületek enantioszelektív szintézise Műszaki szemle, 2008, 38, 270-275. 3. Kovács, E.; Farkas, F.; Hegedűs, L.; Szöllősy, Á.; Thurner, A.; Faigl, F.: Proceedings, (14th International Conference of Chemistry, Hung. Technical Scientific Society of Transylvania, Kolozsvár 2008, p. 270-274.. ISSN 1843-6293.) (Új, királis, nitrogén- és oxigéntartalmú heterociklusos vegyületek enantioszelektív szintézise, Enantioselecitve synthesis of novel O- and N- heterocyclic compounds.) 4. Faigl, F.; Farkas, F.; Kovács, E.; Thurner, A.; Hegedűs, L.; Mordini, A.: Racém 2,3-epoxibutanol-származékok rezolválása és enantioszelektív átrendeződési reakciói. Magyar Kémiai Folyóirat, 2008, 114, 114-119. 5. Farkas, F.; Thurner, A.; Kovács, E.; Faigl, F; Hegedűs, L.: Hydrogenolysis of O- protected hydroxyoxetanes over palladium: An efficient method for a one-step ring opening and detritylation reaction. Catalysis Communications, 2009, 10, 635-639. [IF: 3,000, I:6] 6. Turczel, G., Kovács, E.; Faigl, F: Proceedings, (XXXV Kémiai Előadói Napok, Szeged 2012, p. 85-88. ISBN 978 963 315 099 3) (Oxiránok erős bázisokkal indukált átrendeződése) 7. Kovács, E.; Hegedűs, L., Farkas, F., Thurner, A., Faigl, F: Proceedings, (XXXV Kémiai Előadói Napok, Szeged 2012, p. 89-94. ISBN 978 963 315 099 3) (Négytagú N-és O-heterociklusos vegyületek szelektív hidrogénezése) 8. Mátravölgyi, B.; Kovács, E.; Hegedűs, L.; Jászay, Zs.; Thurner, A.; Deák, Sz.; Erdélyi, Zs.; Pham, TS.; Gönczi, K.; Sólyom, Sz.; Tőke, L.; Faigl, F.: Synthesis and application of new optically active compounds as catalysts and ligands in enantioselective reactions. Periodica Polytechnica: Chemical Engineering, 2015, 59, 38-50. Az értekezéshez kapcsolódó szóbeli előadások: 1. Kovács, E.: Synthesis of novel optically active five membered O- and N- heterocyclic compounds. (Kisfaludy Lajos Alapítvány előadóülése, Budapest, 2010. március 8.) 2. Kovács, E.; Turczel, G-; Faigl, F.; Szöllősy, Á.: Új módszer diasztereoszelektív azetidinszintézisre. (XXXIII. Kémiai Előadói Napok, Szeged, 2010. október 25.) 3. Balogh, D.; Kovács, E.; Faigl, F.: 4-Fenil-3-hidroxi-N-Boc-pirrolidin enzimatikus rezolválása. (XXXIV. Kémiai Előadói Napok, Szeged, 2011. november 2-4.) 4. Kovács, E.; Turczel, G.; Faigl, F.; Szöllősy, Á.: New method for enantioselective azetidine synthesis. (Kisfaludy Lajos Alapítvány előadóülése, Budapest, 2012. április 25.) 5. Turczel, G.; Kovács, E.; Faigl, F.: Oxiránok erős bázisokkal indukált átrendeződése. (XXXV. Kémiai Előadói Napok, Szeged, 2012. október 30.) 6. Kovács, E.; Hegedűs, L., Farkas, F., Thurner, A., Faigl, F: Négytagú N-és O- heterociklusos vegyületek szelektív hidrogénezése. (XXXV. Kémiai Előadói Napok, Szeged, 2012. október 30.) 7. Kovács, E.; Turczel, G.; Faigl, F.: Superbase promoted azetidin synthesis. (Kisfaludy Lajos Alapítvány előadóülése, Budapest, 2013. április 15.)

8. Kovács, E.; Turczel, G.; Faigl, F.: Új diasztereoszelektív módszer 2- fenilazetisdinek előállítására. (MTA Heterociklusos és Elemorganikus Kémiai Munkabizottsági ülés Balatonszemes, 2013. június 5-7.) 9. Kovács, E., Turczel, G., Faigl, F.: Superbase Promoted Diastereoselective Azetidine Synthesis (XXXVIII Attilio Corbella Summer School on Organic Synthesis, Gargnano, Olaszország, 2013. június 16-21.) Az értekezéshez kapcsolódó poszteres előadások: 1. Kovács, E.; Farkas, F.; Hegedűs, L.; Szöllősy, Á.; Thurner, A.; Faigl, F.: Enantioselecitve synthesis of novel O- and N- heterocyclic compounds (14th International Conference of Chemistry, Hung. Technical Scientific Society of Transylvania, Cluj. 2008.) (Új, királis oxigén- és nitrogéntartalmú heterociklusos vegyületek enantioszelektív szintézise) 2. Kovács, E, Farkas, F.; Hegedűs, L.; Szöllősy, Á.; Thurner, A.; Faigl, F.: Új, optikailag aktív öttagú oxigén- és nitrogéntartalmú heterocikusos vegyületek szintézise (Oláh György Doktori Iskola - VI. Doktoráns Konferencia, Budapest, 2009. február 4.) 3. Kovács, E, Farkas, F.; Hegedűs, L.; Szöllősy, Á.; Thurner, A.; Faigl, F.: Synthesis of novel optically active five membered O- and N-heterocyclic compounds (Tenth Tetrahedron Symposium, Párizs, 2009. június 23-26.) 4. Kovács, E, Turczel, G.; Faigl, F.: Új módszer kidolgozása azetidinszármazékok sztereoszelektív szintézisére (Oláh György Doktori Iskola - VII. Doktoráns Konferencia, Budapest, 2010. február 4.) 5. Kovács, E., Turczel, G.; Faigl, F.: New method for stereoselective synthesis of azetidine derivatives (12th Belgian Organic Synthesis Symposium, Namur, Belgium, 2010. július 11-16.) 6. Kovács, E, Turczel, G.; Faigl, F, Szöllősy, Á.: Új módszer diasztereoszelektív azetidinszintézisre (Oláh György Doktori Iskola - VIII. Doktoráns Konferencia, Budapest, 2011. február 3.) 7. Kovács, E.; Turczel, G.; Faigl, F, Szöllősy, Á.: New method for enantioselective azetidine synthesis. (XIX EuCheMS Conference on Organometallic Chemistry, Toulouse, Farnciaország, 2011. július 3-7.) 8. Kovács, E.; Turczel, G.; Faigl, F, Szöllősy, Á.: New method for enantioselective azetidine synthesis. (4th European Conference on Chemistry for Life Sciences, Budapest, 2011. augusztus 31-szeptember 3.) 9. Balogh, D.; Kovács, E.; Faigl, F.: Enzymatic resolution of 3-hydroxy-4-N-Bocphenylpyrrolidine. (YoungChem2011 International Congress of Young Chemists, Krakkó, 2011. október 12-16.) 10. Szécsényi, Á.; Utczas, M.; Kovacs, E.; Balogh, D.; Faigl, F.; Simandi, B.; Szekely, E. : Kinetic Resolution of Tert-butyl-3-hydroxy-4-phenylpyrrolidine-1- carboxylate in Supercritical Carbon Dioxide. (10th International Symposium on Supercritical Fluids, San Francisco, CA, USA, 2012. május 13-16.) 11. Szécsényi, Á; Utczás, M; Balogh, D.; Kovács, E.; Székely, E; Faigl, F.: Tercbutil-4-fenil-3-hidroxipirrolidin-1-karboxilát kinetikus rezolválása szuperkritikus szén-dioxidban (Szuperkritikus Oldószerek Műveleti és Analitikai Alkalmazása 12., Budapest 2012, május 24.) 12. Kovács, E.; Turczel, G.; Faigl, F.: Superbase promoted azetidin synthesis. (Balticum Organicum Syntheticum 2012, Tallinn, Észtország, 2012. július 1-4.) 13. Kovács, E.; Turczel, G.; Faigl, F.: Superbase promoted stereoselective azetidine synthesis. (4th EuCheMS Chemistry Congress, Prága, Csehország, 2012. augusztus 26-30.)

14. Balogh, D.; Kovács, E.; Faigl, F.: Resolution of tert-butyl-3-hydroxy-4- phenylpyrropidine-1-carboxylate. (4th EuCheMS Chemistry Congress, Prága, Csehország, 2012. augusztus 26-30.) 15. Szécsényi, Á.; Utczas, M.; Kovacs, E.; Balogh, D.; Faigl, F.; Simandi, B.; Szekely, E. : Enzyme-catalysed resolution of n-boc-3-hydroxy-4- phenylpyrrolidine in supercritical carbon-dioxide (4th EuCheMS Chemistry Congress, Prága, Csehország, 2012. augusztus 26-30.) 16. Kovács, E.; Hegedűs, L.; Faigl, F.: Hydrogenolysis of 2-phenylazetidines over palladium: An efficient method for ring opening reactions (15th Österrichischse Chemietage 2013, Graz, Ausztria, 2013. szeptember 23-26.)