Difunctionalization of alkenes in presence of ceric ammonium nitrate – conformational and absolute configuration analysis of obtained crystalline products

Skracanie ścieżek syntezy związków organicznych jest zagadnieniem często podejmowanym przez naukowców. Z tego powodu przekształcanie alkenów w związki heterocykliczne na drodze jednoetapowej syntezy cieszy się dużą popularnością. W części badawczej przedstawiono jednoetapową metodę difukncjonalizacji alkenów w obecności azotanu cerowo-amonowego, jako dobrą drogę do otrzymywania N-tlenków pochodnych izoksazoliny. Przeprowadzono szereg syntez z alkenem modelowym (α-pinenem) oraz estrami kwasu nitrooctowego, a także dodatkowe reakcje z terpineolem i kamfenem. Przedstawiono opis struktur krystalicznych dla części otrzymanych związków z wyszczególnieniem charakterystyki geometrycznej analizowanego pierścienia 2-izoksazolinowego. Otrzymane dane strukturalne zostały zestawione z wartościami obliczonymi przy użyciu metod kwantowo-mechanicznych oraz analizą struktur krystalicznych cząsteczek o zbliżonej budowie, znalezionych w bazie CSD. Poprzez analizę strukturalną otrzymanych związków potwierdzono stereoselektywność oksydatywnej cykloaddycji [2 + 3] estrów kwasu nitrooctowego do wybranych alkenów. Na podstawie analizy długości wiązań i kątów nie stwierdzono silnych zjawisk rezonansowych w cząsteczkach N-tlenków pochodnych izoksazoliny.

Attempts to shorten synthetic pathways of organic compounds are of interest to scientists nowadays. For this reason, one step conversion of alkenes into heterocyclic compounds is very popular quest.In this thesis, a method of difuntionalization of alkenes in presence of ceric ammonium nitrate, as a convenient way to obtain the derivatives of isoxazoline N-oxides, is presented. A series of reactions with α-pinene and nitroacetic acid esters was carried out. Furthermore, syntheses with camphene and terpineol were additionally performed. X-ray structure analysis for crystalline products was applied, with the particular focus on the geometrical parameters of the 2-isoxazoline ring. The obtained data were compared with values received from theoretical calculations and the crystal structure analysis of the similar compounds, found in the CSD. On the basis of the structural analysis of obtained compounds, the stereoselectivity of oxidative cycloaddition [2 + 3] of nitroesters to chosen alkenes was confirmed. The detailed analysis of bond lengths and angles in presented isoxazoline N-oxide derivatives have not revealed any strong resonance effects in the molecules.