Kim, Ji Hye
(2015).
Brønsted acid catalyzed asymmetric acetalizations.
PhD thesis, Universität zu Köln.
Abstract
This work describes the development of Brønsted acid catalyzed asymmetric acetalization of aldehydes and its application to kinetic resolution of chiral diols.
In the first part, the first asymmetric version of the direct O,O-acetalization of
aldehydes with 1,2- and 1,3-diols is presented. The reaction is catalyzed by chiral confined
Brønsted acids, which are based on an imidodiphosphoric acid moiety and can provide
structurally versatile confined chiral microenvironments. A new confined catalyst significantly
outperformed previously established phosphoric acids and their derivatives, giving highly
enantioenriched acetal products. The catalyst is readily prepared from the natural product
thymol, possessing isopropyl and methyl substituents in the 2- and 5-position, respectively, on
the aryl group providing a more rigid catalyst structure. A highly enantioselective reaction can
be performed delivering acetals with excellent enantioselectivity (er up to 99.8:0.2) and
excellent yields. The method tolerates both aliphatic and aromatic aldehydes delivering the
corresponding acetal products with high enantioselectivities.
The second part of this thesis describes a highly enantioselective kinetic resolution of
chiral racemic diols through acetal formation employing the thymol derived imidodiphosphoric
acid catalyst and an even bulkier catalyst which possesses a cyclohexyl substituent instead of
the isopropyl substituent in the 2-position on the aryl group. The reaction is highly efficient for
the resolution of diols with tertiary alcohol stereocenters, giving selectivity factors of up to
389. Remarkably, in cases where the selectivity factors are only moderate, highly
enantioenriched diols can still be obtained via a stereodivergent resolution to diastereomeric
acetals. This approach can be used for resolution of 1,2-diols possessing similar aliphatic
substituents at the tertiary alcohol stereocenter.
Initial studies regarding the development of related asymmetric S,O- and S,Sacetalizations
are also presented in this thesis.
Item Type: |
Thesis
(PhD thesis)
|
Translated abstract: |
Abstract | Language |
---|
Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Brønstedsäure-katalysierten asymmetrischen
Acetalisierung von Aldehyden und deren Anwendung in der kinetischen Racematspaltung von
chiralen Diolen.
Im ersten Teil dieser Arbeit wird die erste asymmetrische direkte O,O-Acetalisierung
von Aldehyden mit 1,2- und 1,3-Diolen vorgestellt. Die Reaktion wird durch chirale sterisch
anspruchsvolle Brønstedsäuren katalysiert, die eine Imidodiphosphorsäure-Einheit enthalten
und eine Vielzahl chiraler Mikroumgebungen ermöglichen.
Ein neuer sterisch anspruchsvoller Katalysator lieferte deutlich bessere Ergebnisse als
bisher etablierte Phosphorsäuren und deren Derivate und ermöglichte die Synthese hoch
enantiomerenreiner Acetale als Produkte. Der Katalysator ist leicht zugänglich und kann
ausgehend vom Naturstoff Thymol synthetisiert werden, welcher einen Isopropyl- und Methyl-
Substituenten in der 2- und 5-Position besitzt und so eine starre Katalysatorstruktur aufweist.
Dies ermöglicht die Synthese von Acetalen mit exzellenter Enantioselektivität (er bis zu
99.8:0.2) und hoher Ausbeute. Die Methode toleriert sowohl aliphatische als auch aromatische
Aldehyde und liefert die entsprechenden Acetale in hohen Enantioselektivitäten.
Der zweite Teil dieser Arbeit beschreibt eine hochselektive kinetische Racematspaltung
von racemischen Diolen durch Acetalbildung. Hierfür wurde eine sterisch anspruchsvollere
Imidodiphosphorsäure mit Cyclohexyl- und Methyl-Substituenten in der 2-und 5-Position der
Aryl-Gruppe verwendet. Die Reaktion ist sehr effizient für die Auftrennung von Diolen mit
tertiären Alkohol-Stereozentren und liefert Selektivitätsfaktoren von bis zu 389. In Fällen, in
denen der Selektivitätsfaktor geringer ist, können trotzdem enantiomerenreine Diole durch
eine stereodivergente Racematspaltung zu diastereomeren Acetalen erhalten werden. Diese
Methode kann zur Racematspaltung von 1,2-Diolen mit ähnlichen Substituenten am tertiären
Stereozentrum angewandt werden.
Erste Untersuchungen zur Entwicklung von asymmetrischen S,O- und S,SAcetalisierungen
werden ebenfalls in dieser Arbeit vorgestellt. | German |
|
Creators: |
Creators | Email | ORCID | ORCID Put Code |
---|
Kim, Ji Hye | kim@mpi-muelheim.mpg.de | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED |
|
Corporate Creators: |
Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr |
URN: |
urn:nbn:de:hbz:38-64229 |
Date: |
6 November 2015 |
Language: |
English |
Faculty: |
Faculty of Mathematics and Natural Sciences |
Divisions: |
Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Chemistry > Institute of Organic Chemistry |
Subjects: |
Chemistry and allied sciences |
Uncontrolled Keywords: |
Keywords | Language |
---|
asymmetric catalysis, organocatalysis, Brønsted acid catalysis, confined acids, acetals, acetalization, chiral diols | English |
|
Date of oral exam: |
27 October 2015 |
Referee: |
Name | Academic Title |
---|
List, Benjamin | Prof. Dr. | Berkessel, Albrecht | Prof. Dr. |
|
Refereed: |
Yes |
URI: |
http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/6422 |
Downloads per month over past year
Export
Actions (login required)
|
View Item |