Masterarbeit, 2015
119 Seiten, Note: 1,0
1 Einleitung
1.1 Photo-Deoxygenierung von Alkohol-Funktionen
1.2 Selektive Funktionalisierung von Alkohol-Funktionen
1.3 Anwendung der selektiven Photo-Deoxygenierung
2 Zielsetzung
3 Ergebnisse und Diskussion
3.1 Methodenentwicklung Photo-Deoxygenierung
3.1.1 Synthese der Ausgansverbindungen
3.1.2 Photo-Deoxygenierungsexperimente
3.1.3 Übersicht der Ergebnisse
3.2 Selektive Funktionalisierung von Ouabagenin
3.2.1 Synthese der Ausgansverbindungen
3.2.2 Peptid-Screening
3.2.3 Übersicht der Ergebnisse
3.2.4 Anwendung der Ergebnisse – Reaktion im präparativen Maßstab
3.3 Selektive Photo-Deoxygenierung von Ouabagenin
4 Zusammenfassung
5 Summary
6 Ausblick
7 Experimenteller Teil
7.1 Allgemeine Methoden
7.2 Synthesevorschriften
Die Masterarbeit zielt auf die Entwicklung einer effizienten, selektiven Methode zur Photo-Deoxygenierung hochfunktionalisierter Naturstoffe ab. Hierbei steht insbesondere die gezielte Entfernung einzelner Alkohol-Funktionen unter milden Bedingungen im Fokus, um den Zugang zu neuen, derivatisierten Molekülstrukturen zu ermöglichen, die für medizinische Anwendungen von Interesse sein könnten.
1 Einleitung
Auf der Suche nach immer neuen Substanzen mit ungekannten Eigenschaften und Anwendungsgebieten gibt es neben der Totalsynthese auch die Möglichkeit, bereits in der Natur vorhandene Verbindungen zu modifizieren. Die Umwandlung komplexer, in der Natur vorkommender Moleküle in unnatürliche Derivate mittels Semisynthese oder biomimetischer Synthese bietet in puncto Bandbreite der Ausgangsverbindungen, Verkürzung der Reaktionssequenz und Einsparung von ökonomischen, ökologischen, technologischen sowie zeitlichen Ressourcen einzigartige Chancen.
Im Allgemeinen zielen chemische Reaktionen auf eine Erhöhung der Komplexität des verwendeten Ausgangsmaterials ab. In diesem Zusammenhang stellen Defunktionalisierungen, die die Anzahl an funktionellen Gruppen in einem Molekül verringern, ein interessantes und selten verwendetes Konzept dar. Speziell Deoxygenierungen zur reduktiven Entfernung von Alkohol-Funktionen bilden dabei aufgrund einer Vielzahl von Naturstoffen mit diesem Strukturmotiv den Ausgangspunkt für die Synthese einer Flut an unbekannten Substanzen mit Potential für medizinische, materialwissenschaftliche oder andere Anwendungen.
Ein Spezialfall des Reaktionstyps der Deoxygenierung bildet die Deoxygenierung durch elektromagnetische Strahlung. Vorteile einer Photo-Deoxygenierung stellen die vergleichsweise milden Reaktionsbedingungen sowie der Verzicht auf Metall-katalysierte Reaktionen und somit die Verwendung umweltfreundlicherer Verfahrensweisen dar. Im Vergleich zu anderen Deoxygenierungsmethoden, wie der Barton-McCombie-Deoxygenierung, der Markó-Lam-Deoxygenierung oder der Reduktion von Tosylaten, kann so auf die Verwendung von toxischen Verbindungen und erhöhten Temperaturen verzichtet werden. Darüber hinaus steht sichtbares Licht als nachhaltige und erneuerbare Energiequelle kostenlos in quasi unbegrenztem Ausmaß zur Verfügung.
1 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Bedeutung der Deoxygenierung von Naturstoffen und führt in die photochemischen Reaktionsprinzipien ein.
2 Zielsetzung: Hier werden die Ziele der Masterarbeit dargelegt, insbesondere die Entwicklung einer Photo-Deoxygenierungsmethode und die Anwendung von Peptidkatalyse an Naturstoffen.
3 Ergebnisse und Diskussion: Dieser Hauptteil beschreibt die Methodenentwicklung, die Versuche zur selektiven Funktionalisierung von Ouabagenin und die Analyse der experimentellen Daten.
4 Zusammenfassung: Dieses Kapitel fasst die wichtigsten Ergebnisse des zweistufigen Prozesses zur Deoxygenierung zusammen.
5 Summary: Eine englischsprachige Zusammenfassung der erzielten Forschungsergebnisse.
6 Ausblick: Hier werden Möglichkeiten zur weiteren Optimierung der Syntheserouten und zur Ausweitung auf verwandte Steroidstrukturen diskutiert.
7 Experimenteller Teil: Dieser Abschnitt enthält detaillierte Arbeitsvorschriften, verwendete Reagenzien und analytische Daten.
Photo-Deoxygenierung, Naturstoffe, Peptidkatalyse, Regioselektivität, Photoredoxkatalyse, Ouabagenin, Benzoylierung, Steroide, photochemische Reaktion, Synthesemethodik, grüne Chemie, Radikalchemie, Cardenolide.
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer selektiven Methode zur Photo-Deoxygenierung von Alkohol-Funktionen in komplexen Naturstoffen.
Die zentralen Felder sind die Photoredoxkatalyse, die Anwendung von Oligopeptid-Katalysatoren zur regioselektiven Funktionalisierung und die Modifikation von Steroidgrundgerüsten.
Das Ziel ist die Etablierung eines zweistufigen Prozesses, bei dem zunächst eine selektive Benzoylierung des Zielmoleküls erfolgt, gefolgt von einer photochemischen Abspaltung unter Verlust des Sauerstoff-Atoms.
Verwendet werden photokatalytische Reaktionen mit sichtbarem oder UV-Licht sowie Festphasen-Peptidsynthesen für das Screening von Katalysatorbibliotheken.
Der Hauptteil behandelt die Methodenentwicklung, die Optimierung der Reaktionsbedingungen für verschiedene Testsubstrate sowie die erfolgreiche Anwendung der Methode auf Ouabagenin.
Die wichtigsten Begriffe sind Photo-Deoxygenierung, Peptidkatalyse, Regioselektivität und Cardenolide.
Ouabagenin dient als hochoxidiertes Modell für herzwirksame Glykoside und bietet durch seine Struktur die Möglichkeit, komplexe Diversifizierungen am Grundgerüst vorzunehmen.
Sie ermöglichen eine regioselektive Funktionalisierung einzelner Alkohol-Gruppen innerhalb eines Moleküls, das mehrere konkurrierende funktionelle Gruppen besitzt.
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