Yeni heterohalkalı bileşik sentezleri
Synthesis of new heterocyclic compounds
Yazar: EMEL PELİT
Danışman: PROF. DR. ZUHAL TURGUT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Amino alkoller = Amino alcohols ; Diels-Alder reaksiyonu = Diels-Alder reaction ; Katalitik reaksiyon = Catalytic reaction ; İyonik sıvılar = Ionic liquids

Özet:
Organik kimyada önemli bir yeri olan ve özellikle azot içeren heterohalkalı sistemler ile bunların substitue türevleri endüstride ve tıpta son derece yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle bu bileşiklerin sentez yöntemlerinin geliştirilmesine yönelik çalışmalar önem taşımaktadır. İmin bileşiklerinin Diels-Alder reaksiyonları, piridin ve kinolin gibi azot içeren altı üyeli heterohalkalı bileşikleri elde etmede kolaylık sağlar (Akiyama, 1999; Boger, 1983; Buonora, 2001). Klasik Lewis asitlerinin bu reaksiyonları genellikle kolaylaştırmalarına karşın, asitlerin azot atomlarıyla kuvvetli birleşmelerinden dolayı stokiyometrik miktarlardan daha fazla kullanılmalarına ihtiyaç duyulmuştur. Son zamanlarda lantanit triflatların [Ln(OTf)3], sulu ortamda Lewis asitlerinin katalizörlüğünü sağladığı bulunmuştur (Kobayashi, 1995; Luo, 2005; Loh, 1999).İyonik sıvı ortamındaki reaksiyonlar ise son yıllarda organik kimyada önemli etkiler göstermiştir. Düşük sıcaklıkta buharlaşmayan iyonik sıvıların reaksiyon ortamı olarak kullanıldığı reaksiyonlar çevre dostu olarak bilinir (Earle, 1999; Aggarwal, 2002; Sarma, 2007; Zulfiqar, 2000; Tiwari, 2006).Katalitik asimetrik sentez özellikle son on yılda oldukça yoğun ilgi görmüş ve bu amaçla birçok yeni kiral ligand geliştirilmiştir. Bu kiral ligandlardan birçoğu amino alkol türevidir. Bu ligandlar birçok tepkimede kullanılarak kiral organik bileşikler başarıyla sentezlenmiştir (Cimarelli, 2001, 2009; Liu, 2001).Heterohalkalı bileşikler sınıfından olan 1,3-oksazinler üzerine yapılmış olan bütün çalışmalar onların biyolojik aktiviteye sahip olduklarını göstermektedir (Kurz, 2005).Yapılan geniş literatür araştırmasından sonra planlanan bu çalışma iki ana bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, metaltriflat katalizörlüğünde aza Diels-Alder reaksiyonu ile tetrahidrokinolin ve fenantridin bileşikleri sentezlenmiştir. Reaksiyonun birinci aşamasında başlangıç maddeleri olan imin bileşikleri sentezlenmiştir. İkinci aşamada sentezlenen bu iminlerin siklopentadien ve 1,3-siklohekzadien ile metal triflat katalizörlüğünde ve asetonitril ya da iyonik sıvı içinde aza Diels-Alder reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. İkinci bölümde ise çözücüsüz ortamda kiral ligandlar hazırlanmıştır. Bunun için bu bölümün ilk aşamasında 2-naftol bileşiğinin çeşitli substitue aromatik aldehitler ile (R)-(+)- ve (S)-(-)-feniletilamin varlığında aminoalkilasyon reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise sentezlenen bu bileşiklerin formaldehit ile halka kapanması reaksiyonu sonucu 1,3-oksazin türevleri hazırlanmıştır. Üçüncü aşamada sentezlenen yeni aminonaftol türevi bileşikler benzaldehitin Et2Zn' ya katılma reaksiyonunda kiral ligand olarak kullanılmıştır.Bu çalışmada sentezlenen tüm yeni bileşiklerin yapıları FTIR, 1H NMR, 13C NMR, NOESY, COSY, LC-MS spektroskopik yöntemler, X-Ray ve elemental analiz yöntemleri ile aydınlatılmıştır.Anahtar Kelimeler: Biyolojik aktivite, aza-Diels-Alder reaksiyonu, metal triflat, iyonik sıvı, aminonaftol, enantiyoseçici aminoalkilasyon, naft-1,3-oksazinler.

Abstract:
The heterocyclic systems containing especially nitrogen and their substituted derivatives that have an important place in organic chemistry are widely used in industry and medicine. The Diels-Alder reactions of imines allow an easy access to nitrogen containing six-membered heterocycles, such as pyridines and quinolines (Akiyama, 1999; Boger, 1983; Buonora, 2001). Although classical Lewis acids often promote these reactions, more than stoichiometric amounts of the acids are required due to the strong coordination of acids to nitrogen atoms. Recently, it has been found that lanthanide triflates [Ln(OTf)3], achieve Lewis acid catalysis in aqueous solutions (Kobayashi, 1995; Luo, 2005; Loh, 1999).The reactions in ionic liquids have shown an important effect on organic chemistry in the last years. The reactions which use low volatile ionic liquids as reaction medium are known as environmental friendly (Earle, 1999; Aggarwal, 2002; Sarma, 2007; Zulfiqar, 2000; Tiwari, 2006).Catalytic asymmetric synthesis became highly popular especially in the last decate and lots of new chiral ligands have been developed. For this purpose most of these chiral ligands are amino alcohol derivatives. Lots of chiral organic compounds have been synthesized successfully by the use of these ligands (Cimarelli, 2001).All the investigations on 1,3-oxazines which belong to heterocyclic compounds class have shown that they have biological activities (Kurz, 2005).This study which bases on a wide literature surveys, is consists of two main parts. In the first part, the tetrahydroquinoline and phenanthridine compounds were synthesized by a metal triflate catalyzed aza Diels-Alder reaction. Imines which are the starting metarials were synthesized in the first step of the reaction. In the second step, the metal triflate catalyzed aza Diels-Alder reactions were performed between these imines and cyclopentadiene or 1,3-cyclohexadiene in acetonitrile or ionic liquid. In the second part, chiral ligands were prepared in solvent-free conditions. For this purpose, in the first step of this part the aminoalkylation reaction of 2-naphthol with aromatic aldehydes were performed in the presence of (R)-(+)- and (S)-(-)- 1-phenylethylamine. In the second step, the 1,3-oxazine derivatives were prepared by the ring-closure reaction between these synthesized compounds and formaldehyde. In the third step, the new obtained aminonaphthol derivative compounds were used as chiral ligands in the addition reaction of benzaldehyde to Et2Zn.The structures of all the new compounds synthesized in this study clarified by FTIR, 1H NMR, 13C NMR, NOESY, COSY, LC-MS spectroscopic data, X-Ray and elemental analysises.Keywords: Biological activity, aza-Diels-Alder reaction, metal triflate, ionic liquid, aminonaphthol, enantioselective aminoalkylation, napht-1,3-oxazines.