Application of fluoroalkyl hypervalent iodine reagents in C-H functionalization of small molecules and aromatic amino acid residues

Abstract

SOUHRN Chemie fluoralkylových činidel hypervalentního jódu dosáhla v posledních letech velkého uplatnění. Jak je nastíněno v úvodu práce, tyto sloučeniny jsou vysoce atraktivní jako potenciální léčiva, pokročilé materiály a agrochemikálie. Navzdory tomuto širokému využití fluoralkylových činidel hypervalentního jódu, jejich aplikace v biologických studiích není příliš rozvinutá. Cílem této práce je vývoj nových metod probíhajících za mírných podmínek a bez využití kovů, které by vedly k aplikaci v biologických studiích. V této práci byly prozkoumány dva druhy využití fluoralkylových činidel hypervalentního jódu pro značení biomolekul. První část práce se zabývá využitím již dříve zmíněných Togniho CF3 činidel a jejich tetrafluorethylových analogů při radikálových fluoralkylacích elektronově bohatých substrátů jako jsou deriváty indolu a pyrrolu s využitím askorbátu sodného jako redukčního činidla. Tato transformace poskytuje trifluormethylované a 1,1,2,2-tetrafluorethylované produkty ve středně dobrých až vysokých výtěžcích. Tato činidla byla také použita pro značení několika peptidů a proteinů obsahujících aromatické aminokyseliny. Pomocí výše zmíněné reakce byly tyto peptidy a proteiny obsahující elektronově bohaté aromatické řetězce jako Trp, Phe, Tyr a His fluoralkylovány s vysokou selektivitou vůči...

The chemistry of fluorolkyl hypervalent iodine reagents has witnessed a great boast in recent years. These compounds are highly attractive as drug candidates, advanced materials and agrochemicals as described in detail in the Introduction. Despite this fact, applications of these reagents in biological studies are rather rare and under developed. The goal of this thesis is therefore the development of mild and metal-free methods in order to fill this gap. Two ways of application of fluoroalkyl hypervalent iodine reagents in labeling of biologically relevant compounds was explored. First, the applicability of previously reported parent Togni CF3 and their analogous tetrafluoroethyl reagents in radical fluoroalkylation of electron-rich substrates such as indole and pyrrole derivatives using sodium ascorbate as reductant was described. This afforded trifluoromethyl or 1,1,2,2-tetrafluoroethyl containing products in moderate to high yields. Next, same reagents were applied for labeling of several peptides and proteins bearing aromatic amino acids in their structure. This way, peptides and proteins containing electron-rich aromatics such as Trp, Phe, Tyr and His were reacted with fluoroalkyl groups with high selectivity toward Trp. In the second part of the work, a different approach of radical...