Study on stereoselectivity of cycloaddition of ketenes and imines, derivatives of chiral ketones.

The most popular and fundamental method for the synthesis of β-lactams is [2+2] cycloaddition reaction of ketenes and imines. The keten-imines reaction is known as Staudinger reaction from name of discoverer. I focus on study on cycloaddition reaction which lead to spiro-fused β lactams (2-azetidinones). First step of my laboratory research include the synthesis of imines derivatives of (-)-carvone and (+)-carvone. In reaction I used amines: p-anisidine, aniline, 4-chloroaniline, 4-nitroaniline and (-)-carvone or (+)-carvone. In first series reactions I used fenoxyacetyl chloride and variety imines derivatives of (-)-carvone,in second series I used imine obtained in reaction of (-)-carvone and aniline, and variety acid chlorides. I also used in reactions imines derivatives of (+)-carvone and fenoxyacetyl chloride. Reaction of ketenes which were generated in situ from acid chlorides (fenoxyacetyl chloride, fenacetyl chloride, benzyloxyacetyl chloride) and imines gives products. Spectroscopy and X-ray analysis proved that synthetsised product are spiro-fused β lactams. The last part of my laboratory work was performing synthesis β-lactams with another method. In this method I used fenoxyacetyl acid and imines derivatives of (-)-carvone and Vilsmeier reagent. Spectroscopy analisis confirm that the product obtained in first and second method are identical.

Najstarszą i najbardziej popularna metodą syntezy β-laktamów jest reakcja [2+2] cykloaddycji ketenów do imin znana jako reakcja Staudingera, nazwana od nazwiska jej odkrywcy. Celem mojej pracy było zbadanie reakcji cykloaddycji prowadzącej do otrzymania spirozanelowanych β-laktamów. Wstępny etap moich badań polegał na syntezie imin pochodnych (-)-karwonu i (+)-karwonu. Do reakcji użyłam (-)-karwonu lub (+)-karwonu oraz aminy aromatyczne: p-anizydyne, anilinę, p chloroanilinę, p nitroanilinę. Głównym etapem moich badań było przeprowadzenie reakcji cykloaddycji zsyntetyzowanych imin i ketenów generowanych in situ w środowisku reakcji. W pierwszej serii reakcji użyłam chlorku fenoksyacetylu i imin pochodnych (-)-karwonu, w drugiej użyłam iminy otrzymanej w reakcji (-)-karwonu i aniliny z różnymi chlorkami kwasowymi. Przeprowadziłam też reakcje imin (+)-karwonu i chlorku fenoksyacetylu. Przeprowadzona analiza spektroskopowa i rentgenostrukturalna produktów potwierdziła, że otrzymałam β-laktamy o określonej strukturze. Ostatnim etapem mojej pracy było przeprowadzenie syntezy β-laktamów przy użyciu innej metody. Procedura polegała na reakcji imin pochodnych (-)-karwonu z kwasem fenoksyoctowy w obecności odczynniki Vilsmeiera. Analiza spektroskopowa potwierdziła, iż produkty otrzymane za pomocą pierwszej i drugiej metody są identyczne.