Ανάπτυξη βιώσιμων συνθετικών τεχνολογιών του διεγερμένου μοριακού οξυγόνου: πρώτες ολικές συνθέσεις των φυσικών προϊόντων paracaseolide A και pandamarine

Abstract

In Chapter 1, a set of new synthetic approaches towards the synthesis of the commonBCDEF pentacyclic system from the natural products pinnatoxins and pteriatoxins, isdescribed. There are two main ideas behind these approaches. In the first case, a series ofdifuran substrates were synthesized and tested for their participation in an unprecedented onepot reaction sequence that could potentially lead to the formation of BCDEF system in onesynthetic operation. In the second case, a stepwise synthetic approach was designed thatincluded two photoxidation sequences as key reactions. In Chapter 2, the first total synthesis of the paracaseolide A, a very unusual tetraquinane oxa-cage bislactone recently isolated from the mangrove Sonneratia paracaseolaris, is described. The final step and culmination of the eight step synthetic sequence is a [4+2] dimerization of a 4-hydroxybutenolide, generated by singlet oxygen-mediated oxidation of a furan precursor.In Chapter 3, a highly efficient and general singlet oxygen-initiated one pot transformation of readily accessible furans into tricyclic α,β-unsaturated γ-lactams. This useful set of transformations relies on exploiting not just the photosensitising ability ofmethylene blue, but also its redox catalytic properties; properties that have until now beenvirtually ignored in a synthetic context. Moreover, this methodology has been applied to thefirst total synthesis of pandamarine, an alkaloid isolated from Pandanus amaryllifolius. Thekey step of this extremely short (6 steps in total) and protecting group-free synthesis is ahighly efficient cascade reaction sequence initiated by the photooxidation of an easilyaccessible and symmetric difuran precursor.

Στο Κεφάλαιο 1 περιγράφεται μια σειρά από νέες συνθετικές προσεγγίσεις για τησύνθεση του κοινού BCDEF πεντακυκλικού συστήματος των φυσικών προϊόντωνpinnatoxins και pteriatoxins. Δυο βασικές ιδέες κρύβονται πίσω από τις καινούργιες αυτέςπροσεγγίσεις. Στη πρώτη περίπτωση συντέθηκαν διάφορα διφουρανικά παράγωγα τα οποίαμελετήθηκαν ως προς τη συμπεριφορά τους σε μια αντίδραση φωτοξείδωσης η οποίααναμένεται να δώσει σε ένα στάδιο το BCDEF σκελετό μέσα από μια σειρά διαδοχικώναντιδράσεων. Στη δεύτερη περίπτωση σχεδιάστηκε η σταδιακή σύνθεση του BCDEFσυστήματος χρησιμοποιώντας δύο φορές την αντίδραση φωτοξείδωσης ως αντίδραση κλειδί. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται η πρώτη ολική σύνθεση του paracaseolide A, μιαςασυνήθιστης τετρακινανικής διλακτόνης η οποία έχει απομονωθεί από το μαγκρόβιο φυτόSonneratia paracaseolaris και της οποίας η δομή σχηματίζει μια κοιλότητα - “κλουβι” μεοξυγόνα. Το τελικό στάδιο και αποκορύφωμα της συνθετικής αυτής πορείας των 8 σταδίωνείναι μια [4+2] αντίδραση διμερισμού ενός 4-υδροξυβουτενολιδίου, το οποίο προκύπτει απόφωτοξείδωση ενός φουρανικού υποστρώματος με διεγερμένο μοριακό οξυγόνο απλήςκατάστασης. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται μια νέα μεθοδολογία που αναπτύχθηκε, μέσω τηςοποίας συντίθενται τρικυκλικές α,β-ακόρεστες γ-λακτάμες. Οι χρήσιμοι αυτοίμετασχηματισμοί εκμεταλλεύονται ταυτόχρονα την ικανότητα του methylene blue να δρα ωςφωτοευαισθητοποιητής άλλα και ως οξειδωτικός καταλύτης. Στη συνέχεια, η μεθοδολογίααυτή εφαρμόστηκε για την πρώτη ολική σύνθεση του φυσικού προϊόντος pandamarine, ενόςαλκαλοειδούς που έχει απομονωθεί από το φυτό Pandanus amaryllifolius. Η εξαιρετικάσύντομη συνθετική πορεία που αναπτύχθηκε (6 στάδια συνολικά), στην οποία μάλιστα δενγίνεται χρήση προστατευτικών ομάδων, έχει ως στάδιο κλειδί μια αποδοτική διαδικασίαδιαδοχικών αντιδράσεων η οποία εκκινείται από τη φωτοξείδωση ενός συμμετρικούδιφουρανικού παραγώγου.