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Synthese von alpha-Aminosulfonsäuren sowie von alpha-heteroatomsubstituierten Sulfonamiden

Synthesis of alpha-aminosulfonic acids and of alpha-heteroatom-substituted sulfonamides

Mettal, Ute


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-114183
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2015/11418/

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Sulfonamide , alpha-Aminosulfonsäuren , Azirine , Chloral
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Organische Chemie
Fachgebiet: Chemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.03.2015
Erstellungsjahr: 2014
Publikationsdatum: 13.04.2015
Kurzfassung auf Deutsch: Ziel der voliegenden Arbeit war die Synthese von alpha-Aminosulfonsäuren, deren Strukturen sich von 2H-Azirinen bzw. Chloral ableiten sowie die Herstellung verschiedener alpha-heteroatomsubstituierter Sulfonamide. Neben der Beurteilung der Stabilität dieser Substanzen sollte weiterhin untersucht werden, ob diese Verbindungen für die Synthese von alpha-Aminosulfonamiden bzw. ihrer Derivate genutzt werden können.
alpha-Aminosulfonsäuren aus 2H-Azirinen
Die Synthese des benötigten 2H-Azirins konnte ausgehend von Phenylaceton mit einer Gesamtausbeute von 34% über vier Stufen erreicht werden.
Das Einleiten von SO2 in eine Lösung des 2H-Azirins führte entgegen der Erwartung nicht zur gewünschten alpha-Aminosulfonsäure. Wurde das 2H-Azirin hingegen mit einer wässrigen Lösung aus Na2S2O5 erhitzt, so konnte das gewünschte Aziridinsulfonat massenspektrometrisch nachgewiesen werden. Aus dem Spektrum war aber auch ersichtlich, dass die gewünschte Verbindung mit einer Substanz mit der Formel C10H11NaO4S, verunreinigt war.
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, dass es grundsätzlich möglich ist alpha-Aminosulfonsäuren aus 2H-Azirinen und wässriger NaHSO3-Lösung zu erzeugen. Die Bildung von Nebenprodukten legt aber den Schluss nahe, dass diese Substanzen nur mäßig stabil sind.
alpha-Aminosulfonsäuren aus Chloral
Die Erzeugung der gewünschten alpha-Aminosulfonsäure konnte durch die direkte Einleitung von SO2 in das Reaktionsgemisch aus Chloral und n-Butylamin erreicht werden.
Die massenspektrometrische Analyse des so gewonnenen Rohprodukts zeigte allerdings neben der Zielverbindung auch die Anwesenheit eines Nebenproduktes, welches durch die Eliminierung von HCl entstanden war. Bei Versuchen das Rohprodukt aus verschiedenen Lösemitteln zu kristallisieren konnte beobachtet werden, dass es bei der Verwendung von Aceton als Lösungsmittel zur Kristallisation des Aceton-Bisulfit-Addukts kam. Die daraus folgende Vermutung, dass das erhaltene Rohprodukt als Bisulfitüberträger fungiert, konnte durch die Umsetzung des Rohprodukts mit p-Nitrobenzaldehyd bestätigt werden. Aus diesem Verhalten ließ sich schließen, dass die Anwesenheit der elektronenziehenden CCl3-Gruppe nicht zur gewünschten Stabilisierung der entsprechenden alpha-Aminosulfonsäure führte.
alpha-Halogensulfonamide und alpha-Azidosulfonamide
Der am einfachsten herzustellende Vertreter der alpha-Halogensulfonamide war das alpha-Chlorsulfonamid. Dieses konnte mit einer Ausbeute von 40% aus Chlormethansulfonylchlorid und dem Hydrochloridsalz des Glycinmethylesters hergestellt werden.
Das alpha-Iodsulfonamid war ausgehend von Diiodmethan über eine dreistufige Synthese in einer Gesamtausbeute von 21% zugänglich. Die Umsetzung der alpha-Halogensulfonamide beispielsweise mittels Gabriel- oder Delépine-Reaktion zum alpha-Aminosulfonamid war weder für das alpha-Chlorsulfonamid noch für das alpha-Iodsulfonamid möglich.
Andererseits waren die alpha-Halogensulfonamide durchaus geeignete Ausgangsverbindungen für die Synthese des entsprechenden alpha-Azidosulfonamids. Erwartungsgemäß führte der Einsatz des alpha-Iodsulfonamids bei kürzerer Reaktionsdauer zu einer besseren Ausbeute des alpha-Azidosulfonamids als bei Verwendung des alpha-Chlorsulfonamids. Die Versuche das Azid unter den Bedingungen der Staudinger-Reduktion bzw. der Staudinger-Vilarrasa-Reaktion zu reduzieren blieben allerdings ohne Erfolg.
alpha-Amidosulfonamide
Die alpha-Amidosulfonamide 147, 156 und 160 konnten erfolgreich durch elektrophile Aminierung von Sulfinatsalzen hergestellt werden. Als Ausgangsmaterial diente in allen Fällen Rongalit. Ausgehend von Rongalit gelang die Synthese der Zielmoleküle über drei Stufen in moderaten Ausbeuten. Die beste Ausbeute konnte dabei mit 53% für die Cbz geschützte Verbindung 160 erzielt werden.
Als besonders vielversprechend sind die Verbindungen 156 und 160 anzusehen, denn diese Dipeptidmimetika bieten die Möglichkeit einer weiteren N-terminalen Modifizierung, da sie, im Gegensatz zu Verbindung 147, ohne die Gefahr der Zersetzung entschützt werden können.
Die synthetisierten alpha-heteroatomsubstituierten Sulfonamide (111, 112, 122, 147, 156, 160 und 173) stellen stabile Verbindungen dar.

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