Studien zur Totalsynthese des marinen Tetraterpenoids Gukulenin A und Entwicklung einer intramolekularen Alkin-(Aza- )de Mayo-Reaktion

Abstract

Im Jahr 2010 berichteten Rho et al. von der Isolierung, Strukturaufklärung und biologischen Evaluierung des Tetraterpenoids Gukulenin A aus dem marinen Schwamm Phorbas gukhulensis. Neben faszinierenden strukturellen Merkmalen, wie einem einzigartigen pseudodimeren Terpengrundgerüst sowie hochsubstituierten α-Tropoloneinheiten, zeigt Gukulenin A eine bemerkenswerte Cytotoxizität gegenüber unterschiedlichen menschlichen Krebszelllinien. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Ausarbeitung einer 23-stufigen „ex-chiral-pool“-Synthese zum fortgeschrittenen C2-dissymmetrischen Gukulenin A-Vorläufer ausgehend von Piperiton. Schlüssel zum Erfolg waren eine ringverengende Meinwald-Umlagerung, eine photochemisch induzierte Zweikohlenstoffatom-Ringerweiterung unter Ausnutzung einer präzedenzlosen intramolekularen Alkin-de Mayo-Reaktion sowie eine Alken-Homometathese. Darüber hinaus wird die Entwicklung einer intramolekularen Alkin-(Aza-)de Mayo-Reaktion präsentiert. Ausgehend von leicht zugänglichen vinylogen Carbonsäurederivaten ermöglicht diese neue Synthesemethode den Aufbau von mittelgroßen Carbocyclen sowie von Cyclohepta[b]indolen. Entscheidend für die erfolgreiche Ausarbeitung dieser photochemisch induzierten Zweikohlenstoffatom-Ringerweiterung war der Einsatz einer quasi-monochromatischen Lichtquelle sowie eines polar-protischen Lösungsmittels.

Im Jahr 2010 berichteten Rho et al. von der Isolierung, Strukturaufklärung und biologischen Evaluierung des Tetraterpenoids Gukulenin A aus dem marinen Schwamm Phorbas gukhulensis. Neben faszinierenden strukturellen Merkmalen, wie einem einzigartigen pseudodimeren Terpengrundgerüst sowie hochsubstituierten α-Tropoloneinheiten, zeigt Gukulenin A eine bemerkenswerte Cytotoxizität gegenüber unterschiedlichen menschlichen Krebszelllinien. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Ausarbeitung einer 23-stufigen „ex-chiral-pool“-Synthese zum fortgeschrittenen C2-dissymmetrischen Gukulenin A-Vorläufer ausgehend von Piperiton. Schlüssel zum Erfolg waren eine ringverengende Meinwald-Umlagerung, eine photochemisch induzierte Zweikohlenstoffatom-Ringerweiterung unter Ausnutzung einer präzedenzlosen intramolekularen Alkin-de Mayo-Reaktion sowie eine Alken-Homometathese. Darüber hinaus wird die Entwicklung einer intramolekularen Alkin-(Aza-)de Mayo-Reaktion präsentiert. Ausgehend von leicht zugänglichen vinylogen Carbonsäurederivaten ermöglicht diese neue Synthesemethode den Aufbau von mittelgroßen Carbocyclen sowie von Cyclohepta[b]indolen. Entscheidend für die erfolgreiche Ausarbeitung dieser photochemisch induzierten Zweikohlenstoffatom-Ringerweiterung war der Einsatz einer quasi-monochromatischen Lichtquelle sowie eines polar-protischen Lösungsmittels.

In 2010, Rho and co-workers reported the isolation, characterization, and biological evaluation of the tetraterpenoid gukulenin A from the marine sponge Phorbas gukhulensis. The intriguing molecular architecture of gukulenin A is constitutionally characterized by a structurally unique pseudodimeric scaffold featuring highly substituted α-tropolones. Besides a synthetically challenging molecular architecture, gukulenin A exhibits a significant antiproliferative activity against various human cancer cell lines. The present thesis describes a 23-step ex-chiral-pool synthesis of the advanced C2 dissymmetric gukulenin A building block starting from commercially available piperitone. Key structural transformations include a ring-contracting Meinwald-rearrangement, a two-carbon ring-expansion via an unprecedented intramolecular alkyne-de Mayo reaction and a homometathesis. Furthermore, the elaboration of an intramolecular alkyne-(aza-)de Mayo reaction to a novel synthetic tool for the construction of medium-sized carbacycles and cyclohepta[b]indoles starting from straightforwardly accessible vinylogous carboxylic acid derivatives is revealed. Key to success in developing this photochemically triggered two-carbon ring expansion was the deployment of a quasi-monochromatic light source and a hydrogen-bonding polar protic solvent.