Universität zu Köln

Pan, Subhas Chandra (2008). New Catalytic Routes to Alpha Amino Acids and Their Derivatives. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

In this work, two new atom-economic approaches for the synthesis of α-amino acids and their derivatives have been developed. First, a wide variety of preformed N-benzyl aldimines was reacted with acetylcyanide in the presence of Schreiner thiourea catalyst to obtain different N-acyl α-amino nitrile products. Then Jacobsen thiourea catalysts were found to be highly enantioselective catalysts for this novel reaction giving the products with excellent enantioselectivities. The substrate scope was broad and one optically active N-acyl α-amino nitrile product was converted to the desired α-amino acid without losing enantiopurity. This report was the first catalytic asymmetric acylcyanation of imines. Then a one-pot three-component variant of the acylcyanation reaction starting from different aldehydes, amines and acylcyanides was developed. Schreiner thiourea and Jacobsen thiourea catalysts were again the best catalysts for the non-asymmetric and asymmetric versions respectively giving a diverse array of products. Thus the first organocatalytic asymmetric three-component Strecker type reaction was developed. A novel synthesis of cyclic amidines was achieved when ketimines were reacted with acetylcyanide in the presence of phenylphosphinic acid catalyst. Besides the acylcyanation, a new catalytic three-component Ugi reaction from aldehydes, primary amines and isocyanides was designed and phenyl phosphinic acid (as a new motif for organocatalysis) was found to be the most efficient catalyst for this novel reaction affording a wide variety of α-amino amide products. This reaction could potentially be made asymmetric; however, so far low enantioselectivities were obtained with some new chiral phosphinic acid catalysts. Nevertheless, this is the first approach towards a catalytic asymmetric Ugi reaction.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Neue Katalytische Wege zu Alpha Aminosäuren und ihre Derivate German New Catalytic Routes to Alpha Amino Acids and Their Derivatives English
Translated abstract:	Abstract Language Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zwei neue atomökonomische Zugänge zu α-Aminosäuren und deren Derivaten entwickelt. Die Reaktion von verschiedenen N-Benzyl-aldiminen mit Acetylcyanid lieferte unter Einwirkung von Schreiners Thioharnstoff-Katalysator die korrespondierenden α-Aminonitrile. Anschließend konnte eine hochgradig enantioselektive Variante dieser Reaktion durch Verwendung chiraler Thioharnstoff-Katalysatoren des Jacobsen-Typs realisiert werden. Eine Vielzahl von Substraten und die exemplarische Umwandlung eines Aminonitrils in die entsprechende α-Aminosäure unter Erhalt der Konfiguration zeigen den Stellenwert dieser ersten katalytischen Acylcyanierung von Iminen. Eine Weiterentwicklung dieser Reaktion konnte durch eine Eintopf-Dreikomponten-Variante der Acylcyanierung unter Verwendung von Aldehyden, Aminen und Acetylcyanid verwirklicht werden. Wiederum lieferten die bereits zuvor verwendeten Katalysatoren die besten Ergebnisse für eine große Anzahl verschiedenster Edukte, sowohl bei asymmetrischer, als auch enantioselektiver Reaktionsführung. Diese Umsetzung stellt damit die erste organokatalytische asymmetrische Dreikomponenten-Strecker-Reaktion dar. Weiterhin wurde ein neuer synthetischer Zugang zu cyclischen Amidinen durch die Phenylphosphinsäure-katalysierte Reaktion von Ketiminen mit Acetylcyanid entwickelt. Eine weitere Dreikomponentenreaktion, die neben der Acylcyanierung bearbeitet wurde, ist die katalytische Ugi-Reaktion von Aldehyden, primären Aminen und Isocyaniden. Als bester Katalysator für diese neue Reaktion, und damit zugleich als neue Leitstruktur für Organokatalysatoren, stellte sich Phenylphosphinsäure heraus, deren Verwendung zu einer großen Anzahl von α-Aminoamiden führte. Diese Reaktion zeigte ebenfalls Potenzial für die Entwicklung einer asymmetrischen Variante. Auch wenn erste Versuche, das neue Katalysator-Leitmotiv in Form neuer chiraler Phosphinsäuren auf eine enantioselektive Anwendung zu übertragen nur geringe Selektivitäten lieferten, so ist dies dennoch der erste Bericht einer katalytischen asymmetrischen Ugi-Reaktion. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Pan, Subhas Chandra subhas@mpi-muelheim.mpg.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-24141
Date:	2008
Language:	English
Faculty:	Faculty of Management, Economy and Social Sciences
Divisions:	Ehemalige Fakultäten, Institute, Seminare > Faculty of Management, Economy and Social Sciences > no entry
Subjects:	Chemistry and allied sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language organokatalyse, alpha aminosäure, enantioselectivity German organocatalysis, alpha amino acids, enantioselectivity, English
Date of oral exam:	22 June 2008
Referee:	Name Academic Title List, Benjamin Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2414