Synthesis of helical aromatics for applications in enantioselective catalysis and nanoscience

Abstract

Souhrn Cílem této práce bylo prozkoumat možnost využití [2+2+2] ko-cyklotrimerisace kyanodiynů při přípravě konformačně stabilních a opticky čistých azahelicenů, jakož i helikálně chirálních bipyridinů a helicenů s laterálně připojenou pyridinovou jednotkou. Jako klíčová reakce pro tvorbu helikálního skeletu byla využita [2+2+2] (ko)cyklotrimerizace zprostředkována různými komplexy přechodných kovů. Oligoyny jako stěžejní intermediáty při syntéze racemických azahelicenů byly připraveny na základě sekvence Sonogashirova a Suzuki-Miyaurova couplingu. V případě opticky čistých azahelicenů a bispyridohelicenů byly tyto látky připraveny pomocí sekvence Sonogashirova a Suzuki- Miyaurova couplingu a Mitsunobuovy reakce. Uvedená Mitsunobuova reakce byla vybrána z důvodu efektivního přenosu chirality z opticky čistého výchozího alkoholu na klíčový oligoyn, což garantovalo otickou čistotu cílového helicenu. U bispyridohelicenů se spojením v poloze 2,2' byl použit in situ generovaný Ni(0) katalyzátor, který zprostředkoval jak [2+2+2] cyklotrimerizaci tak i Ullmannův coupling. Konformačně stabilní racemické aza[6]- a aza[7]heliceny 320 a 319 byly rozštěpeny na enantiomery pomocí chirální HPLC a byla stanovena jejich termální racemizační bariera. U všech opticky čistých azahelicenů a bispyridohelicenů byla změřeny...

The aim of this work was to explore the scope and limitations of [2+2+2] co- cyclotrimerization of cyanodiynes in the preparation of conformationally stable and optionally optically pure azahelicenes, helically chiral bipyridines and helicenes laterally extended by a pyridine unit. As a key reaction for the construction of a helical skeleton, crucial [2+2+2] (co-)cyclotrimerization mediated by various transition metal complexes was chosen for the preparation of racemic azahelicenes. Oligoynes as key intermediates were prepared by a sequence of Sonogashira and Suzuki-Miyaura coupling. For optically pure azahelicenes and bispyridohelicenes, a sequence of Sonogashira and Suzuki-Miyaura coupling and Mitsunobu reaction was used. Importantly, the Mitsunobu reaction was used for its extraordinary ability to transfer chirality from the starting chiral alcohol to the early helicene precursor without configurational scrambling. It is worth noting that optical purity of the key oligoynes have crucial role in the chirality transfer to final azahelicenes or bispyridohelicenes. An in situ generated Ni(0) catalyst was used for bispyridohelicenes with a connection in the 2,2'-position, which enabled both [2+2+2] cyclotrimerization and Ullmann-type coupling. The conformationally stable racemic aza[6]- and...