Multicomponent Chemistry with Thiosulfonate and Isocyanide Building Blocks: Challenges and Opportunities for Green Chemistry

Datum: 12 december 2017

Locatie: Campus Middelheim, A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Middelheim)

Tijdstip: 14.30 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Chemie

Promovendus: Pieter Mampuys

Promotor: Bert Maes & Romano Orru

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Pieter Mampuys - Faculteit Wetenschappen - Departement Chemie



Abstract

In de voorbije decennia zijn multi-componentreacties van onschatbare waarde geworden bij de ontwikkeling van nieuwe fijnchemicaliën. In het kader van dit promotieonderzoek werden verscheidene nieuwe multi-componentreacties ontwikkeld waarbij isocyanide en thiosulfonaat bouwstenen voor de eerste maal succesvol gecombineerd werden. In het eerste Hoofdstuk van dit proefschift werd een overzicht gegeven van de klassieke methodologieën voor de synthese van beide bouwstenen. Daarbij werd telkens nagegaan hoe de verschillende methoden scoren op het vlak van groene chemie. In Hoofdstuk 2 werd initieel getracht om acyclische guanidinen te bekomen via een palladium-gekatalyseerde oxidatieve koppeling van isocyaniden met twee (identieke) anilinen en moleculaire zuurstof als stoichiometrisch oxidans, maar de algemene toepasbaarheid van deze methode bleek echter zeer gering. Deze negatieve resultaten vormden de aanzet om in Hoofdstuk 3 een alternatieve strategie te ontwikkelen voor de synthese van acyclische guanidinen. Een nieuwe koper-gekatalyseerde drie-componentenreactie van (heterocyclische) aminen, thiosulfonaten en isocyaniden werd ontwikkeld om isothiourea in slechts één stap aan te maken. Deze laatste kunnen eenvoudig omgezet kunnen worden in guanidinen via een additie-eliminatie reactie met een amine. Bovendien kunnen isothiourea ook eenvoudig getransformeerd worden in uitdagende N-(hetero)arylamiden via koppeling met carbonzuren. In Hoofdstuk 4 werd de ontwikkelde isothiourea route onderworpen aan een groene chemie analyse gebaseerd op de CHEM21 Metrics Toolkit. Deze analyse werd eveneens uitgevoerd voor de klassieke syntheseroute om een gefundeerde vergelijking te maken tussen beide methoden. Het belang om in een dergelijke analyse ook de syntheseroutes van de startmaterialen mee te nemen werd eveneens aangetoond, aangezien dit vaak vergeten of zelfs genegeerd wordt. In Hoofdstuk 5 werd getracht om cyclische guanidinen te bereiden via in situ vorming van isothiourea vanuit bisnucleofielen, isocyaniden en thiosulfonaten, gevolgd door een intramoleculaire ringsluiting. In Hoofdstuk 6 werd aangetoond dat thiosulfonaten en isocyaniden, de belangrijkste bouwstenen van dit doctoraatsonderzoek, ook direct gekoppeld kunnen worden onder relatief milde omstandigheden in afwezigheid van een amine, wat resulteerde in S-aryl- en S-alkylthiocarbamaten. In Hoofdstuk 7 werden synthetisch uitdagende alifatische (en aromatische) amiden eenvoudig bekomen vanuit thiocarbamaten en Grignard of organolithium reactanten. Deze nieuwe methode voor secundaire amiden heeft een hoger toepasbaarheidspotentieel dan de methode die ontwikkeld werd in hoofdstuk 3 van dit proefschrift. Tot slot beschrijft Hoofdstuk 8 een nieuwe palladium-gekatalyseerde drie-componentenreactie van 2-bromoanilinen, koolstofdioxide en isocyaniden. De combinatie van twee eenvoudig beschikbare C1-reactanten (koolstofdioxide en isocyanide), die een groot verschil vertonen in kinetische en thermodynamische stabiliteit, werd tot op heden niet beschreven met transitiemetaalkatalyse.



Url: https://www.uantwerpen.be/wetenschappen