Synthesis of amino- and hydroxyl-substituted bridged bicyclic compounds and their application in asymmetric catalysis

Abstract: Popular Abstract in Swedish Ett kiralt föremål definieras som ett föremål som inte är identiskt med sin spegelbild. Många molekyler har denna egenskap och uppträder då i två former, s. k. enantiomerer. Även om enantiomererna har samma fysikaliska egenskaper i en akiral miljö uppträder de olika när de införs i en kiral miljö. En enkel liknelse är att en höger hand passar bäst i en höger handske och en vänsterhand i en vänster handske. Kroppen är en molekylär kiral miljö med receptorer som kan interagera på olika sätt med olika enantiomerer. På grund av detta kan den biologiska aktiviteten hos två enantiomerer skilja sig väsentligt från varandra. Enantiomerer kan t ex lukta eller smaka olika. Vid bl.a. framställning av läkemedel är det viktigt att kunna skilja de två enantiomererna från varandra, eftersom de kan ha olika effekt i kroppen. Att separera två enantiomerer ur en blandning kan vara praktiskt svårt och därför är det att föredra att en kemisk reaktion styrs så att den resulterar i en produkt som föreligger som en enda enantiomer, s. k. asymmetrisk syntes. Asymmetrisk katalys innebär att en mindre mängd av en katalysator, som i sig är enantiomert ren, sätts till en reaktionsblandning och styr reaktionen så att den ena enantiomeren av produkten bildas i större utsträckning än den andra. Flera mycket aktiva asymmetriska katalysatorer har utvecklats och området har belönats med Nobel pris 2001 (Sharpless, Noyori, Knowles), men det finns ändå ett behov av att utveckla nya eftersom det fortfarande finns många reaktioner där de existerande katalysatorerna är ineffektiva. I flera fall har bryggade bicykliska molekyler visat sig vara väl fungerande komponenter i aktiva katalysatorer. Bryggade bicykliska molekyler har också visat sig användbara för andra syften. Därför är det av mer allmänt intresse att utforska vilka möjligheter och begränsningar som finns för dessa substanser. Vilka typer av bryggade bicykliska molekyler går att framställa och är de användbara? Syftet med mitt projekt var att framställa nya enantiomert rena bryggade bicykliska molekyler. Jag valde att utveckla syntesen av alkohol- och amin-funktionaliserade föreningar baserade på bicyklo[2.2.1]heptan och bicyklo[2.2.2]oktan. Till syntesen av enantiomert rena startmaterial användes biokatalysatorer (genetiskt modifierad jäst och isolerat enzym). Därefter utvecklades syntesen av själva målmolekylerna, vilka därefter applicerades som katalysatorer i en asymmetrisk addition av dietylzink till bensaldehyd. Molekylerna reagerar först med dietylzink och skapar ett komplex som katalyserar själva additionsreaktionen. Flera av de bryggade bicykliska molekylerna fungerade som selektiva katalysatorer. Studien utökades även till att omfatta molekyler baserade på dibensobicyclo[3.3.1]nonan, vilka användes som organokatalysatorer i en hetero-Diels-Alder reaktion med relativt bra katalytisk effekt.