Asymmetric hetero Diels-Alder reaction catalyzed by zinc and iron complexes : application in the synthesis of ulosonic acids

Bibliogr. s. 172-177

Badania zrealizowane w ramach pracy doktorskiej dotyczą opracowania stereoselektywnej metody tworzenia sześcioczłonowych, heterocyklicznych układów na drodze reakcji hetero Dielsa-Aldera (HDA). Założeniem projektu było poszukiwanie nowych katalizatorów dla enancjo- i diastereoseletywnego tworzenia produktów w reakcji wybranego dienu z glioksalanem. W ramach pracy doktorskiej zaproponowano zastosowanie kompleksów zawierających nietoksyczne i tanie metale jak cynk i żelazo. W chemii organicznej reakcja Dielsa-Aldera to jedna z ważniejszych metod tworzenia wiązania węgiel-węgiel. Na przestrzeni lat wiele uwagi poświęcono stereoselektywnej wersji tej reakcji co z sukcesem zastosowano w syntezie związków naturalnych, w tym tytułowych kwasów ulozonowych. Związki te odgrywają ważną rolę w procesach komórkowych i szlakach metabolicznych. W czasie prowadzonych badań opracowano metodologię reakcji HDA z wykorzystaniem kompleksów cynku i żelaza oraz chiralnych ligandów typu BOX i PyBOX. Część pracy dotyczy enancjoselektywnej reakcji dienu Danishefsky’ego z glioksalanami i estrami kwasu pirogronowego. Zoptymalizowanie warunków reakcji pozwoliło na uzyskanie produktu cykloaddycji maksymalnie z 91% ee i 84% wydajnością, a addukt poddano przekształceniom w celu uzyskania pochodnej kwasu KDG. Druga część badań poświęcona była reakcjom optycznie czystych dienów z glioksalanem etylu. W czasie badań zaobserwowano, że zastosowanie proponowanych kompleksów cynku i żelaza prowadzi do odwrotnej stereoselektywności jak opisano we wcześniejszych pracach z zastosowaniem chiralnych kompleksów kobaltu czy wanadu. Również otrzymane w tych reakcjach produkty to prekursory pochodnych cukrowych, które na drodze dalszych przemian doprowadzą do otrzymania 2-epi i 2,6-epi izomerów naturalnych DAH, KDO i KDN.

The research carried out as part of the doctoral dissertation concerns the development of stereoselective method of creating six-membered heterocyclic systems by hetero Diels-Alder reaction (HDA). The goal of this project was to find new catalysts for enantio- and diastereoseletive reaction between diene and dienophile. As part of the doctoral dissertation, we proposed the application of non-toxic and cheap metals such as zinc and iron. In organic chemistry, the Diels-Alder reaction is one of the most important methods in forming carbon-carbon bonds. Over the years, researchers developed a stereoselective methods for this reaction. It was successfully applied in synthesis of natural compounds, for examples ulosonic acids. These compounds play significant role in cell processes and metabolic pathways. During the research, we developed the methodology for HDA reaction by application zinc and iron complexes with chiral BOX and PyBOX ligands. We focused on enantioselective reaction of Danishefsky diene with glyoxalates and pyruvic esters. Optimization of the reaction conditions allowed to obtain the cycloaddition product maximum with a 91% ee and 84% yield, and the adduct was transformed to the KDG acid derivative. The second part of this project was concentrated on the reactions of optically pure dienes with ethyl glyoxalate. During the use of zinc and iron complexes, we observed inverse stereoselectivity, as described in earlier works by using chiral cobalt or vanadium complexes. Cycloaddition products obtained in these reactions are sugar derivative precursors, which through transformations will lead to obtaining 2-epi and 2,6-epi natural isomers of DAH, KDO and KDN.