Ανάπτυξη της πράσινης και βιώσιμης χημείας του διεγερμένου μοριακού οξυγόνου και εφαρμογή της σε συνθετικά προβλήματα
Authors: Τριανταφυλλάκης Μύρων 
Published: September 2021

Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται 5 νέες συνθετικές μεθοδολογίες που εκκινούνται από την οξείδωση απλών φουρανίων. Σαν οξειδωτικό χρησιμοποιήθηκε το διεγερμένο μοριακό οξυγόνο απλής κατάστασης (1Ο2), λόγω της δραστικότητας που επιδεικνύει στον συγκεκριμένο μετασχηματισμό αλλά και λόγω των πλεονεκτημάτων έναντι άλλων οξειδωτικών που μπορούν να προάγουν την ίδια αντίδραση. Το 1Ο2 θεωρείται ιδανικό οξειδωτικό καθώς χαρακτηρίζεται από πλήρη οικονομία ατόμων, είναι άφθονο, οικονομικό και δεν αφήνει κατάλοιπα. Συνεπώς είναι πλήρως εναρμονισμένο με τις αρχές της «πράσινης» και βιώσιμης χημείας. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται μια μεθοδολογία σύνθεσης 4-μεθόξυ και 4-υδρόξυ-2-κυκλοπεντενονών από υποκατεστημένα φουράνια. Οξείδωση των φουρανίων με φωτοχημικά παραγόμενο 1Ο2 σε διαλύτη MeOH, ακολουθούμενη από προσθήκη περίσσειας Me2S και καταλυτικής ποσότητας NaOH απέδωσε 4-μεθόξυ-2-κυκλοπεντενόνες σε καλές αποδώσεις και σε ένα συνθετικό στάδιο. Όταν η προσθήκη της βάσης έγινε σε διαλύτη νερό, οι 4-υδρόξυ-2-κυκλοπεντενόνες απομονώθηκαν σαν προϊόντα της αντίδρασης και πάλι σε ένα συνθετικό στάδιο. Ο μετασχηματισμός ήταν δυνατόν να πραγματοποιηθεί και χωρίς την χρήση αναγωγικού παράγοντα σε διαλύτη νερό, οδηγώντας και πάλι στις 4-υδρόξυ-κυκλοπεντενόνες. Μια ασυνήθιστη ενδιάμεση ενδοπερόξυ-δι-ημιακετάλη, που αναφέρεται για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία, απομονώθηκε από την τελευταία αντίδραση.Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται η σύνθεση ινδολιζιδινονών μέσω φωτοξείδωσης φουρυλοάλκυλο αμινών. Επίδραση 1Ο2 σε φουράνια, που περιέχουν ελεύθερη πρωτοταγή αμινομάδα στην πλευρική αλκυλομάδα της 2-θέσης του φουρανίου, ακολουθούμενη από προσθήκη περίσσειας Me2S οδήγησε στο σχηματισμό ακόρεστων ινδολιζιδινονών σε ένα στάδιο. Χρήση του methylene blue σαν καταλύτη απέδωσε σε ένα στάδιο τα περεταίρω οξειδωμένα παράγωγα ινδολιζιδινονών. Συντέθηκαν επίσης 5 φυσικά αλκαλοειδή ινδολιζιδίνης σε 1-3 συνθετικά στάδια, πράγμα που απέδειξε την αποτελεσματικότητα της αναπτυχθείσας μεθοδολογίας.Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται η σύνθεση οκταϋδροϊνδολικών παραγώγων από απλά φουράνια. Αρχικά, οξείδωση 2-υποκατεστημένων φουρανίων με 1Ο2 ακολουθούμενη από διαδοχικές προσθήκες περίσσειας Me2S και μιας πρωτοταγούς αμίνης οδήγησαν στο σχηματισμό των 4,5-ακόρεστων-2-πυρρολιδινονών. Αντίδραση [4+2] κυκλοπροσθήκης αυτών με α,β-ακόρεστες αλδεύδες ή κετόνες αποδίδει τις αντίστοιχες τετραϋδροπυρανοπυρρολόνες σε ένα στάδιο. Διυδροϊνδολικά παράγωγα απομονώθηκαν έπειτα από όξινα καταλυόμμενη αναδιάταξη, ακολουθούμενη από αφυδάτωση. Παρουσία αναγωγικού Et3SiH σχηματίστηκαν τα πλήρως ανηγμένα οκταϋδροϊνδολικά παράγωγα σαν ένα διαστερεομερές, στην πλειοψηφία των υποστρωμάτων που εξετάστηκαν. Η σύνθεση τόσο οκταϋδροϊνδολικών όσο και διυδροϊνδολικών παραγώγων πραγματοποιήθηκε και σε ένα συνθετικό στάδιο ξεκινώντας από φουράνια, σε ένα εντυπωσιακό συνολικά μετασχηματισμό. Στο Κεφάλαιο 5 περιγράφεται η σύνθεση υποκατεστημένων 2-οξινδολίων από απλά φουράνια. Οι τετραϋδροπυράνοπυρρολόνες, που συντέθηκαν εύκολα από υποκατεστημένα φουράνια με μια αλληλουχία αντιδράσεων που περιγράφεται στο Κεφάλαιο 4, αναδιατάχθηκαν και αρωματοποιήθηκαν υπό όξινες συνθήκες, παρουσία p-chloranil ως οξειδωτικό. Αποτέλεσμα του μετασχηματισμού είναι τα υποκατεστημένα 2-οξινδόλια, τα οποία απομονώθηκαν σε πολύ καλές αποδόσεις.Στο Κεφάλαιο 6 περιγράφεται η ασύμμετρη σύνθεση δικυκλικών γ-λακταμών από απλά φουράνια. Οργανοκαταλυόμενη [3+2] κυκλοποιήση των 4,5-ακόρεστων-2-πυρρολιδινονών, που συντέθηκαν από απλά φουράνια, με ενεργοποιημένες α,β-ακόρεστες-β-άρυλο αλδεΰδες απέδωσε τις επιθυμητές ενώσεις σε ένα στάδιο. Η διαστερεοεκλεκτικότητα της αντίδρασης ήταν καλή και τα ποσοστά εναντιοεκλεκτικότητας εξαιρετικά. Η σχετική και απόλυτη στερεοχημεία των προϊόντων προσδιορίστηκε με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ και με εκτεταμένα πειράματα NMR.