Übertragung auf andere aromatische Systeme

Die besten Reaktionsbedingungen zur diastereoselektiven Synthese des Phosphorchloridates (RP)/(SP)-65d sollten auf weitere Phenol-Derivate 10b,g und 1-Naphthol 10l übertragen und untereinander verglichen werden (Abb. 50). Als Lösungsmittel kam Aceton zum Einsatz, wobei die Reaktionstemperatur -91 °C betrug. Der entscheidende Unterschied lag in der Base: DBU (Variante 1) und TEA (Variante 2). Der Vergleich der beiden Basen sollte zur Variante der Wahl in Bezug auf die Verwendung anderer aromatischer Reste führen (Tab. 3).

Abb. 50 Diastereoselektive Synthese der Phosphorchloridat-Derivate 65b,d,g,l

Variante 1 Variante 2

65 Umsatz (%)^a d.e.

(%)^a

Ausbeute (%)

Umsatz (%)^a d.e.

(%)^a

Ausbeute (%)

d 93 81 84 75 92 58*

g 83 72 86 83 89 62

b 64 51 78 66 28 69*

l 79 36 58 90 3 18

a Daten entnommen aus dem ³¹P-NMR-Spektrum des Rohgemisches. * Enthält Verunreinigungen.

Tab. 3 Ausbeuten und Diastereomerenüberschüsse der Synthese der Phosphorchloridat- Derivate 65b,d,g,l in Abhängigkeit von der verwendeten Variante

Zur Übersicht wurden die erhaltenen Diastereomerenüberschüsse in Abhängigkeit der verwendeten Variante graphisch dargestellt (Abb. 51).

4-Methylphenol

4-Methoxyphenol

2-Methylphenol

1-Naphthol 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Diastereomerenüberschuss (%)

Variante 1 (DBU) Variante 2 (TEA)

Abb. 51 Graphische Darstellung der in Tab. 3 gezeigten Diastereomerenüberschüsse

Beide Varianten führten zu unterschiedlichen Diastereoselektivitäten in Abhängigkeit der verwendeten Phenole. Im Allgemeinen wiesen das 4-Methylphenol-Phosphorchloridat (RP)/(SP)-65d und das 4-Methoxyphenol- Phosphorchloridat (RP)/(SP)-65g ähnliche d.e.-Werte auf. Im Gegensatz dazu sanken die d.e.-Werte bei der Verwendung von 2-Methylphenol 10b und 1-Naphthol 10l.

Bei Variante 1 wies das 4-Methylphenol-Phosphorchloridat (RP)/(SP)-65d einen mit dem 4-Methoxyphenol-Phosphorchloridat (RP)/(SP)-65g vergleichbaren Diastereomerenüberschuss auf (81% vs. 72% d.e.). Im Gegensatz zu diesen hohen d.e.-Werten, lagen die des 2-Methylphenol-Phosphorchloridates (RP)/(SP)-65b und 1-Naphthol-Phosphorchloridates (RP)/(SP)-65l weit darunter (51% bzw. 36% d.e.).

Bei Variante 2 lagen die d.e.-Werte deutlich auseinander. Die Verwendung von 4-Methyl- und 4-Methoxyphenol 10d,g führte zu den höchsten d.e.-Werten (92%

bzw. 89% d.e.), während das 2-Methylphenol-Phosphorchloridat (RP)/(SP)-65b und das 1-Naphthol-Phosphorchloridat (RP)/(SP)-65l kaum noch Diastereoselektivität aufwiesen (28% bzw. 3% d.e.). Der deutliche Verlust an Diastereoselektivität kann nicht anhand des in Abb. 48 (S. 38) dargestellten Übergangszustandes erklärt werden. Die Ursache für den drastischen Verlust der Diastereoselektivität kann nicht begründet werden und bleibt unbekannt. Aufgrund der erheblichen Unterschiede bei Variante 2 wurde die Variante 1 für die Verwendung weiterer Aryl-Derivate ausgewählt.

Abb. 52 fasst die insgesamt verwendeten Phenol-Derivate 10a-m bzw. Naphthol-Derivate 10l,m zur diastereoselektiven Synthese der Phosphorchloridat- Derivate (RP)/(SP)-65a-m nach Variante 1 zusammen.

Abb. 52 Diastereoselektive Synthese der Phosphorchloridat-Derivate (RP)/(SP)-65a-m nach Variante 1

65 Umsatz (%)^a d.e. (%)^a Ausbeute (%)

a 59 83 94*

b 64 51 78*

c 84 83 83*

d 93 81 84

e 85 87 89

f 74 86 quant.

g 83 72 86

h 81 28 quant.*

i 75 67^b quant.*

j 66 75^b 91*

k 62 66^b quant.*

l 79 36 58

m 74 77 65

a Daten entnommen aus dem ³¹P-NMR-Spektrum des Rohgemisches. ^b Der genaue Wert konnte nicht ermittelt werden, weil die Signale der Diastereomere nicht basisliniengetrennt waren. * Enthält Verunreinigungen.

Tab. 4 Ausbeuten und Diastereomerenüberschüsse der diastereoselektiven Synthese der Phosphorchloridat-Derivate (RP)/(SP)-65a-m nach Variante 1

Tab. 4 fasst alle Ausbeuten und Diastereomerenüberschüsse der Phosphorchloridat-Derivate (RP)/(SP)-65a-m zusammen. Im Vergleich zu den 4-substituierten Derivaten, zeigten die 2-substituierten stets einen erheblichen Verlust der Diastereoselektivität.

Die Verwendung von 2-Methoxyphenol 10e bildete eine Ausnahme und ergab den besten d.e.-Wert aller Phosphorchloridat-Derivate (87% d.e.). Die 3-substituierten

Phosphorchloridat-Derivate zeigten im Allgemeinen ähnliche gute d.e.-Werte wie die 4-substituierten-Verbindungen.

Die isolierten Ausbeuten sind in den meisten Fällen höher als die Umsätze. Aufgrund der schnellen säulenchromatographischen Reinigung hat die Methode den Nachteil, dass die erhaltenen Produkte in der Regel mit Verunreinigungen behaftet sind.

Einige Derivate, wie das 4-Methylphenol-Phosphorchloridat-Derivat 65d, bilden eine Ausnahme und enthalten nach der säulenchromatographischen Reinigung kaum Verunreinigungen. Eine Verunreinigung aller ¹H-NMR-Spektren sind Reste von Ethylacetat. Die ölige Konsistenz der Verbindungen verhindert das vollständige Entfernen des Lösungsmittels, so dass immer Spuren anwesend sind.

Die Änderung der Äquivalente an Phenol-Derivat war für die Darstellung der Phosphorchloridat-Derivate (RP)/(SP)-65c,f,h-k notwendig. Besonders bei diesen Derivaten wurde bei der Verwendung von 1 Äq. Phenol-Derivat 10c,f,h-k die Bildung der ungewünschten Nebenprodukte 78 in erheblichen Mengen beobachtet. Bei diesem Nebenprodukt 78 wurden beide Chloratome des Phosphordichloridates 52 gegen die Aryl-Verbindungen substituiert. Die chemische Verschiebung der Nebenprodukte 78 im ³¹P-NMR-Spektrum liegt zwischen -13 ppm und -14 ppm.

Sowohl die Phosphorchloridat-Derivate (RP)/(SP)-65c,f,h-k als auch die Nebenprodukte 78 wiesen bei dem verwendeten Laufmittelgemisch fast denselben Rf-Wert auf, so dass die säulenchromatographische Trennung der Verbindungen nicht erfolgen konnte. Die Unterdrückung der Bildung des Nebenproduktes konnte durch die Verwendung von 0.7 Äq. Phenol-Derivat 10c,f,h-k erzielt werden. Des Weiteren führte die Änderung der Äquivalente zur quantitativen Ausbeute der Phosphorchloridat-Derivate (RP)/(SP)-65c,f,h-k. Außerdem wurde beobachtet, dass die Durchmischung während der Reaktion einen entscheidenden Einfluss auf die Bildung des Nebenproduktes hat. Die Zugabe der Base DBU zu der Reaktionsmischung bei -91 °C erzeugt eine viskose Mischung, die in einigen Fällen nicht mehr gerührt werden konnte. Die schlechte Verteilung des deprotonierten Phenol-Derivates könnte die Bildung des Nebenproduktes zusätzlich begünstigen.

Abb. 53 stellt beispielhaft das ³¹P-NMR-Spektrum des Rohgemisches bei der Synthese der Phosphorchloridat-Derivate (RP)/(SP)-65f dar. Die Verwendung von

1 Äq. 3-Methoxyphenol führte zu einem Umsatz von 54% an Phosphorchloridat-Derivat (RP)/(SP)-65f und 46% an Nebenprodukt 78f.

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2

8 6 4 2 0 ppm

-13.31

-2.21-1.91 46.17

5.2448.59

Abb. 53 ³¹P-NMR-Spektrum des Rohgemisches bei Verwendung von 1 Äq. 3-Methoxyphenol zur Synthese des Phosphorchloridat-Derivates (R_P)/(S_P)-65f

Die Verwendung von 0.7 Äq. 3-Methoxyphenol unterdrückte die Bildung des Nebenproduktes 78f, so dass hauptsächlich das Phosphorchloridat- Derivat (RP)/(SP)-65f in einem Umsatz von 69% entstanden ist (Abb. 54).

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2

8 6 4 2 0 ppm

-13.43

-6.47-5.99

-3.93

-2.50-2.20

3.48 0.46

7.301.76

0.22

4.7764.23

21.26

Abb. 54 ³¹P-NMR-Spektrum des Rohgemisches bei Verwendung von 0.7 Äq. 3-Methoxyphenol zur Synthese des Phosphorchloridates (RP)/(SP)-65f

Die Bestimmung der Diastereomerenüberschüsse konnte nicht in allen Fällen ohne Schwierigkeiten berechnet werden. In den meisten Fällen waren die Signale der Diastereomere basisliniengetrennt. Eine Ausnahme bildeten die Halogensubstituierten-Derivate (RP)/(SP)-65i-k. Aufgrund der Überlappung der entsprechenden Phosphorsignale war die genaue Bestimmung des Diastereomerenüberschusses nicht möglich. Abb. 55 stellt beispielhaft den Versuch der Bestimmung des d.e.-Wertes aus dem ³¹P-NMR-Spektrum des Rohgemisches bei der Synthese des Phosphorchloridat-Derivates (RP)/(SP)-65i dar.

-1.8 -1.9 -2.0 -2.1 -2.2 -2.3 -2.4 ppm

-2.14

-2.10 1.00

5.00

Abb. 55 Bestimmung des Diastereomerenüberschusses vom Phosphorchloridat-Derivat (RP)/(SP)-65i aus dem ³¹P-NMR-Spektrum des Rohgemisches

4.5 Synthese der 4-Methylphenyl-N-[(S)-methoxyalaninyl]-[(S)-4-iso-propylthiazolidin-2-thion]phosphordiamidate (R_P)-79d, (S_P)-79d

Das angereicherte Diastereomerengemisch an Phosphorchloridat- Derivat (RP)/(SP)-65d, erhalten nach Variante 1 (Kap. 4.4.3, S. 42), wurde mit dem kommerziell erhältlichen (S)-Alaninmethylester-Hydrochlorid 13 umgesetzt. Die Kupplung fand in Dichlormethan mit der Base TEA statt und führte zur Darstellung der Phosphordiamidat-Derivate 79d (Abb. 56).

Abb. 56 Synthese der 4-Methylphenyl N-[(S)-methoxyalaninyl]-[(S)-4-iso-propylthiazolidin-2-thion]-phosphordiamidate (RP)-79d, (SP)-79d

Die Synthese führte zur Bildung der Diastereomere im Verhältnis 1:7, was einem Diastereomerenüberschuss von 76% entspricht (Abb. 57). Im Vergleich zu dem Phosphorchloridat-Derivat (RP)/(SP)-65d, das einen d.e.-Wert von 81% aufwies, ist der d.e.-Wert in geringerem Maß gesunken.

-15 -10

-5

15 10 5 0 ppm

-12.61

-0.89

1.32

7.778.09 2.51

7.36

1.00

0.150.19

Abb. 57 ³¹P-NMR-Spektrum des Rohgemisches bei der Darstellung der Phosphordiamidate 79d

Die Trennung der Diastereomere erfolgte säulenchromatographisch, wobei der d.e.-Wert der Phosphordiamidat-Derivate (SP)-79d bzw. (RP)-79d bis ≥95% (durch

1H- und ³¹P-NMR-Integration bestimmt) angereichert wurde (Abb. 58-59). Das Minderdiastereomer wurde in 5% und das Hauptdiastereomer in 32% Ausbeute isoliert.

-30 -25 -20 -15 -10 -5

35 30 25 20 15 10 5 0 ppm

1.43

Abb. 58 ³¹P-NMR-Spektrum des Minderdiastereomers (SP)-79d nach der säulenchromatographischen Trennung

-30 -25 -20 -15 -10 -5

35 30 25 20 15 10 5 0 ppm

-0.87

Abb. 59 ³¹P-NMR-Spektrum des Hauptdiastereomers (RP)-79d nach der säulenchromatographischen Trennung

Die Zuordnung der absoluten Konfiguration am Phosphoratom erfolgte mit Hilfe der Röntgenkristallstrukturanalyse. Die in Abb. 60 gezeigte Einkristallstrukturanalyse gehört zu dem Minderdiastereomer der Synthese der Phosphordiamidate 79d. Die Konfiguration des Phosphoratoms wurde nach den CIP-Regeln bestimmt^62,63 und ergab die SP-Konfiguration. Das Stickstoffatom vom (S)-Alaninmethylester besitzt die niedrigste Priorität, gefolgt vom Stickstoffatom des chiralen Auxiliars

4-iso-Propylthiazolidin-2-thion (S)-51a. Die höchste Priorität besitzt der Aromat, da der P-O-Doppelbindung unter den sauerstoffhaltigen Substituenten die niedrigste Priorität zugeordnet wird. Zwei weitere Einkristallstrukturanalysen bestätigten die SP-Konfiguration des Minderdiastereomers (Kap. 4.5.5, S. 59). Die Kristallisation des RP-Diastereomers des Phosphordiamidates (RP)-79d war nicht möglich, weil die Verbindung ein Öl ist.

Abb. 60 Einkristallstrukturanalyse des Phosphordiamidat-Derivates (SP)-79d

Tab. 5 fasst einige Bindungslängen und Winkel zusammen.⁶⁴

Atom 1 Atom 2 Länge Atom 1 Atom 2 Atom 3 Winkel

S1 C8 1.658(3) O1 P1 O2 114.83(10)

S2 C8 1.739(3) O1 P1 N1 112.98(11)

P1 O1 1.4642(19) O2 P1 N1 107.94(11)

P1 O2 1.5980(19) O1 P1 N2 110.15(11)

P1 N1 1.625(2) O2 P1 N2 99.61(11)

P1 N2 1.697(2) N1 P1 N2 110.53(11)

N1 C14 1.454(3) C5 O2 P1 118.55(16)

N1 H1 0.8800 C14 N1 P1 124.56(17)

N2 C8 1.367(3) P1 N1 H1 117.7

Tab. 5 Bindungslängen (pm) und Winkel (°) von (S_P)-79d

Außer der Phosphordiamidate 79d enthielt das in Abb. 57 (S. 46) abgebildete

31P-NMR-Spektrum des Rohgemisches ein Nebenprodukt 78d bei -12.6 ppm (Abb. 61).

Abb. 61 Unerwartete Bildung des Nebenproduktes 78d bei der Synthese der Phosphordiamidate 79d

Die Bildung ähnlicher Nebenprodukte wurde bereits bei der Synthese der Phosphorchloridat-Derivate 65f,h,i,k beobachtet (Kap. 4.4.3, S. 43). Wie bereits erwähnt, hat das Nebenprodukt einen ähnlichen Rf-Wert wie das Phosphorchloridat-Derivat, so dass keine säulenchromatographische Trennung erfolgen konnte. Aus diesem Grund wäre es denkbar, dass das Nebenprodukt 78d bereits in dem Phosphorchloridat (RP)/(SP)-65d vorhanden war. Die ¹H- und ³¹P-NMR-Spektren des Phosphorchloridates (RP)/(SP)-65d bestätigten das Gegenteil und enthielten kein Nebenprodukt 78d. Daraus folgt, dass die Bildung des Nebenproduktes 78d während der Umsetzung des Phosphorchloridates (RP)/(SP)-65d mit (S)-Alaninmethylester-Hydrochlorid 13 entstanden ist. Die Tatsache, dass das Phosphorchloridat und das Nebenprodukt einen ähnlichen Rf-Wert aufweisen, stellt einen weiteren Nachteil dar.

Der Verlauf der Reaktion kann nicht dünnschichtchromatographisch verfolgt werden, weil es nicht eindeutig ist, ob es sich um das Edukt oder das Nebenprodukt handelt.

4.5.1 Reaktionsoptimierung zur Synthese des Phosphordiamidat-

Im Dokument Diastereoselektive Synthese von Arylphosphoramidat-Pronucleotiden (Seite 58-68)