Praca doktorska
Licencja
Korzystanie z tego materiału możliwe jest zgodnie z właściwymi przepisami o dozwolonym użytku lub o innych wyjątkach przewidzianych w przepisach prawa. Korzystanie w szerszym zakresie wymaga uzyskania zgody uprawnionego.Novel synthetic reactions employing hypervalent iodine compounds: oxidations and arylations
| dc.abstract.en | Due to the challenges facing the humanity in the 21st century, the requirements for chemical synthesis are growing, especially in terms of reducing cost and environmental impact. One of the changes in line with the above directions is to limit the use of metal compounds, especially these of heavy and noble metals. In this context, hypervalent iodine species offer great opportunities. On one hand they have properties that allow them to replace metal-based oxidants and catalysts, and on the other, they possess a number of advantages, such as low toxicity and moderate price. Although the chemistry of hypervalent iodine compounds has a long history, the intensive development of their applications in organic synthesis has taken place over the period of the last 40 years, of which the last decade has seen a leap forward in the emergence of new chemical processes utilizing this class of reagents. The two most important types of organic reactions promoted by hypervalent iodine-based reagents are oxidations reactions, often accompanied by the formation of new bonds and building the molecular complexity, and electrophilic group transfers. This thesis presents the overview of such transformations (Chapter 1) and describes the development of several new synthetic methods based on both above reaction types. The first of the implemented projects, described in Chapter 2, concerns the synthesis of Pummerer's ketone and its analogs by the oxidative coupling of para-substituted phenols using iodine(III) compounds as oxidants. The rigid tricyclic Pummerer's ketone system is a common motif in substances of pharmaceutical interest. Existing procedures for the oxidative coupling of phenols to Pummerer ketone use a variety of oxidizing agents, but hypervalent iodine compounds have never been used in this context. The chapter presents the development of conditions and the exploration of the scope of the method, delivering a variety of Pummerer’s ketone analogs by iodosobenzene-promoted oxidative phenolic coupling. As a continuation of research on the oxidative transformations of phenols employing iodine(III) reagents, Chapter 3 explores a design of a new reaction, during which phenols with pendant aldehyde undergo an enantioselective intramolecular cyclization-dearomatization organocatalyzed by chiral proline derivatives. The resulting spiro-[6,5]-bicyclic products, rich in functional groups, are suitable building blocks for the synthesis of many natural and bioactive compounds. Despite a partial success, the transformation could not be developed into an efficient and general synthetic method. The following three chapters deal with the development of aryl transfer reactions using diaryliodonium salts. The transfer of groups, e.g., aryl, vinyl, alkynyl, CF3, CN, N3, F, or NTs2, to organic acceptors is an intensively investigated class of reactions employing hypervalent iodine compounds, constituting an alternative to cross-couplings catalyzed by transition metal complexes. Thus, Chapters 4 and 5 present studies on the aryl transfer to a sulfur atom, leading to aryl sulfides and S-aryl phosphorothioates, respectively. The developed reactions are metal-free, high-yielding, and experimentally simple. They create handy and general entries to biologically relevant compounds containing S–Ar moiety. Importantly, the process described in Chapter 5 allowed for the first time for the stereospecific S-arylation of P-stereogenic compounds. Along the same lines, but on another front, Chapter 6 addresses the arylation of phosphorus nucleophiles, specifically secondary phosphines, with diaryliodonium salts. The reaction conditions have been preliminarily optimized and the scope of the process briefly explored, providing a strong basis for the development of a universal method for the metal-free preparation of unsymmetrical tertiary phosphines under mild conditions. |
| dc.abstract.en | Z uwagi na wyzwania stojące przed ludzkością w XXI wieku,rosną wymagania stawiane syntezie chemicznej, szczególnie w zakresie obniżenia kosztów i wpływu na środowisko.Jedną ze zmian zgodnych z powyższymi kierunkami jest ograniczenie stosowania w syntezie związków metali,zwłaszcza ciężkich i szlachetnych.W tym kontekście duże możliwości oferują związki jodu hiperwalencyjnego.Z jednej strony posiadają one właściwości pozwalające na zastąpienie utleniaczy i katalizatorów opartych na metalach,z drugiej mają szereg zalet,takich jak niska toksyczność i umiarkowana cena.Chociaż chemia hiperwalencyjnych związków jodu ma długą historię, intensywny rozwój ich zastosowań w syntezie organicznej przypada na okres ostatnich 40 lat,z czego w ostatniej dekadzie nastąpił skokowy wzrost liczby nowych procesów chemicznych z wykorzystaniem tego typu reagentów.Dwa najważniejsze rodzaje reakcji organicznych promowanych przez odczynniki oparte na jodzie hiperwalncyjnym to reakcje utleniania,którym często towarzyszy tworzenie nowych wiązań chemicznych i budowanie złożoności molekularnej,oraz elektrofilowe transfery grup.W niniejszej rozprawie przedstawiono przegląd tych transformacji(Rozdział 1) oraz opisano opracowanie kilku nowych metod syntetycznych opartych na obu powyższych typach reakcji.Pierwszy ze zrealizowanych projektów, opisany w Rozdziale 2,dotyczy syntezy ketonu Pummerera i jego analogów na drodze utleniającego sprzęgania para-podstawionych fenoli z wykorzystaniem związków jodu(III) jako utleniaczy.Sztywny trójpierścieniowy układ ketonu Pummerera jest częstym motywem w substancjach o znaczeniu farmaceutycznym. Istniejące procedury utleniającego sprzęgania fenoli do ketonu Pummerera wykorzystują różne czynniki utleniające, ale związki jodu hiperwalencyjnego nigdy nie były dotąd stosowane w tym kontekście.W rozdziale przedstawiono opracowanie warunków i określenie zakresu stosowalności metody dostarczającej różnorodnych analogów ketonu Pummerera poprzez promowane jodozobenzenem utleniające sprzęganie fenoli.W ramach kontynuacji badań nad utleniającymi transformacjami fenoli z wykorzystaniem odczynników jodu(III), w Rozdziale 3 badano zamysł nowej reakcji, podczas której fenole z dołączonym ugrupowaniem aldehydowym ulegają enancjoselektywnej wewnątrzcząsteczkowej cyklizacji-dearomatyzacji organokatalizowanej przez chiralne pochodne proliny.Powstałe w ten sposób bogate w grupy funkcyjne produkty spiro-[6,5]-bicykliczne stanowią wygodne bloki budulcowe do syntezy wielu związków naturalnych i bioaktywnych. Pomimo częściowego sukcesu, reakcji nie udało się rozwinąć w wydajną i ogólną metodę syntetyczną.Kolejne trzy rozdziały dotyczą opracowania reakcji przeniesienia grupy arylowej z wykorzystaniem soli diarylojodoniowych. Przeniesienie grup, np. arylowych, winylowych, alkynylowych, CF3, CN, N3, F czy NTs2, na organiczne akceptory jest intensywnie badaną klasą reakcji z udziałem hiperwalencyjnych związków jodu, stanowiącą alternatywę dla sprzęgań krzyżowych katalizowanych przez kompleksy metali przejściowych.W Rozdziałach 4 i 5 przedstawiono badania dotyczące przeniesienia arylu na atom siarki, prowadzące do, odpowiednio, sulfidów arylowych i S-arylowych tiofosforanów.Opracowane reakcje nie wykorzystują związków metali,są wysokowydajne oraz proste pod względem doświadczalnym. Stanowią one wygodną i ogólną drogę syntezy związków, w tym biologicznie istotnych, zawierających ugrupowanie S–Ar.Co ważne, proces opisany w Rozdziale 5 pozwolił po raz pierwszy stereospecyficzne S-arylowanie związków P-stereogenicznych.W tym samym kierunku, ale na innym froncie,Rozdział 6 dotyczy arylowania nukleofili fosforowych, konkretnie drugorzędowych fosfin, za pomocą soli diarylojodoniowych.Warunki reakcji zostały wstępnie zoptymalizowane, a zakres stosowalności procesu pokrótce przebadany, dając solidne podstawy do opracowania uniwersalnej metody otrzymywania niesymetrycznych fosfin trzeciorzędowych w łagodnych warunkach i bez użycia związków metali przejściowych. |
| dc.affiliation.department | Wydział Chemii |
| dc.contributor.author | Sarkar, Sudeep |
| dc.date.accessioned | 2023-06-16T07:04:23Z |
| dc.date.available | 2023-06-16T07:04:23Z |
| dc.date.defence | 2023-06-26 |
| dc.date.issued | 2023-06-16 |
| dc.description.additional | Link archiwalny https://depotuw.ceon.pl/handle/item/4619 |
| dc.description.promoter | Kałek, Marcin |
| dc.identifier.uri | https://repozytorium.uw.edu.pl//handle/item/4619 |
| dc.language.iso | en |
| dc.rights | FairUse |
| dc.subject.en | P-arylation |
| dc.subject.en | S-arylation |
| dc.subject.en | spirocyclization |
| dc.subject.en | Pummerer’s ketone |
| dc.subject.en | phenolic coupling |
| dc.subject.en | group-transfer reactions |
| dc.subject.en | oxidation |
| dc.subject.en | synthetic methodology |
| dc.subject.en | hypervalent iodine |
| dc.subject.en | P-arylowanie |
| dc.subject.en | S-arylowanie |
| dc.subject.en | spirocykilzacja |
| dc.subject.en | keton Pummerera |
| dc.subject.en | kondensacja fenoli |
| dc.subject.en | reakcje przeniesienia grup |
| dc.subject.en | utlenianie |
| dc.subject.en | metodologia syntetyczna |
| dc.subject.en | jod hiperwalencyjny |
| dc.title | Novel synthetic reactions employing hypervalent iodine compounds: oxidations and arylations |
| dc.title.alternative | Nowe reakcje syntetyczne wykorzystujące związki jodu hiperwalencyjnego: utleniania i arylowania |
| dc.type | DoctoralThesis |
| dspace.entity.type | Publication |