Sustainable methods for oxidative transformations via immobilized organocatalyst in flow

ZusammenfassungOxidative Transformationen sind von zentraler Bedeutung in der organischen Synthese, jedoch wird ihre praktische Umsetzung häufig durch Herausforderungen hinsichtlich Nachhaltigkeit, Katalysatorrückgewinnung, Betriebssicherheit und Skalierbarkeit eingeschränkt. Diese Dissertation beschreibt die Entwicklung nachhaltiger Methoden für oxidative Transformationen unter Verwendung immobilisierter Organokatalysatoren im kontinuierlichen Fluss.Kapitel 2 beschreibt die Entwicklung eines silicagestützten hypervalenten Iod(V)-Katalysators (SP-IBS II) für die oxidative Spaltung β-substituierter primärer Alkohole. Der Wechsel von einem Polystyrolträger zu Silica verbesserte die chemische und mechanische Stabilität des Katalysators erheblich und überwand Quellungs- und oxidative Degradationsprobleme früherer Systeme. Der Katalysator wandelte β-substituierte Alkohole in γ-Lactone, γ-Lactame und Carbamate in 33 Beispielen mit Ausbeuten von 26–92% unter milden, metallfreien Bedingungen und kurzen Verweilzeiten um. Die ausgezeichnete Recyclingfähigkeit wurde über 15 aufeinanderfolgende Zyklen nachgewiesen, und das System zeigte eine robuste Leistung unter kontinuierlichen Flussbedingungen mit Essigsäure als grünes Lösungsmittel.Kapitel 3 beschreibt das Design und die vorläufige Evaluierung eines Benzoxathiazin-abgeleiteten Oxaziridins mit einem funktionellen Anker für die Festphasenimmobilisierung. Obwohl die katalytische Aktivität mit Oxone® als terminalem Oxidationsmittel bestätigt wurde, wurde eine reduzierte Effizienz im Vergleich zu homogenen Analoga beobachtet.Kapitel 4 stellt ein metall- und katalysatorfreies Protokoll für die anti-Dihydroxylierung von Alkenen mittels in situ generierter Peressigsäure vor. Die Methode wandelte 24 Alkene in anti-1,2-Diole mit Ausbeuten von bis zu 92% und breiter funktioneller Gruppentoleranz um. Die erfolgreiche Skalierung auf Multigramm-Mengen und die Anpassung an den kontinuierlichen Fluss demonstrierten die Robustheit und praktische Anwendbarkeit des Ansatzes.Kapitel 5 beschreibt eine modulare, stereokontrollierte formale Totalsynthese des Diarylheptanoid-Naturstoffs (+)-Hannokinol. Ein chiraler Phosphanoxid-Baustein, abgeleitet aus 2-Desoxy-D-Ribose, ermöglichte die zuverlässige Einführung des anti-1,3-Diol-Motivs mit hoher Diastereoselektivität. Das Zielmolekül wurde in 45% Gesamtausbeute über sieben lineare Stufen durch eine konvergente Route mit einer Horner–Wittig-Olefinierung, einer Evans–Tishchenko-anti-Reduktion und einer spätstufigen palladiumkatalysierten Heck-Kupplung zugänglich gemacht.Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass die Immobilisierung von Organokatalysatoren auf Festphasenträgern in Kombination mit kontinuierlicher Durchflussverfahren eine praktische und skalierbare Plattform für nachhaltige oxidative Chemie darstellt.