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Titelaufnahme

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Zusammenfassung (Deutsch)

Im ersten Teil dieser Arbeit wurde ein Zugang zu Carbanucleosiden, ausgehend von Cyclopentenon bzw. 4-Acetoxycyclopentenon untersucht. Im Mittelpunkt stand die photochemische Einführung der Hydroxymethyl-Seitenkette über geeignete Synthone. Eine kurze Synthese von 3,4-Dideoxy-6-carba-adenin gelang ausgehend von Cyclopentenon durch die photochemische Umsetzung mit Methanol. Nach stereoselektiver Reduktion konnte in drei weiteren Schritten das geschützte Nucleosid synthetisiert werden. Neben der Synthese von Carbanucleosiden stand im Mittelpunkt dieser Arbeit die Darstellung und das Reaktionsverhalten von trans-Bisepoxyfulven Über 4-Bromcyclopentenon gelang die Darstellung von trans-Bisepoxycyclopentadienon (32)

Das Zielsystem, trans-Bisepoxyfulven(33), läßt sich durch eine Wittigreaktion aus dem Keton generieren.Die Carbonylgruppe von trans-Bisepoxycyclopentadienon (32) ließ sich leicht in Ketale überführen. Mit Wasser reagiert das Keton (32) zu einem stabilen geminalen Diol. In analoger Weise läßt sich das racemische Keton (32) mit R(-)-Mandelsäure zu den beiden Diastereomeren (84) und (85) umsetzen. Die Umsetzung des Ketons mit Mandelsäure bietet nach Trennung der Diastereomeren und Abspaltung des Auxilliars einen eleganten Zugang zum enantiomerenreinem Keton (32).

Sowohl aus dem Keton (32) als auch aus bis-Epoxyfulven (33) läßt sich eins der drei möglichen Stereoisomere des noch unbekannten tris-Epoxyfulven synthetisieren. Neben tris-Epoxyfulven (94a) diente vor allem bis-Epoxyfulven (33) als Ausgangsmaterial zur Synthese funktionalisierter Cyclopentanole. Unter anderem war ein Ziel die Darstellung phosphorylierter Cyclopentanole, die ebenso wie Inositolphosphatanaloga in Hinblick auf ihre physiologische Wirksamkeit untersucht werden sollten.

Die Synthese ausgehend von trans-Bisepoxyfulven führt nach Umsetzung mit Dibenzylphosphat zum phosphorylierten Cyclopentanol (91), dessen Doppelbindung weiter funktionalisiert wurde. Das primäre Ziel bestand in der Überführung in das Diol (92) mit anschließender Phosphorylierung der primären Hydroxy-Gruppe. Des weiteren gelang sowohl die Überführung in das Epoxid (93) als auch in das Dibromid (97). Das geschützte Diphosphat (92) ist eine instabile Verbindung, die sich unter Abspaltung von Benzylalkohol in eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte zersetzt. Um stabile Verbindungen handelt es sich jedoch bei dem Epoxid (93) und Dibromid (97), die für weitere Syntheseversuche verwendet wurden. Neben der Synthese funktionalisierter Diphosphate konnte die Einführung einer dritten Phosphatgruppe jedoch nicht realisiert werden. Das bis-Epoxyfulven (33) wurde im weiteren Verlauf der Arbeit hinsichtlich seines Potentials für zukünftige Synthesen untersucht. Insbesondere die sukzessive Öffnung beider Epoxidringe stellten einen zentralen Punkt der Untersuchung dar. Durch kinetische Untersuchungen der Epoxidöffnung konnte eindeutig gezeigt werden, daß der Erstangriff eines Nucleophils, vermutlich aufgrund der hohen inneren Spannung des Moleküls, acht mal schneller erfolgen kann als der Angriff auf das zweite Oxiran. So ist es gelungen, das monogeöffnete Epoxid in hohen Ausbeuten isolieren zu können.

Zusammenfassung (Englisch)

This work describes new methods for the development of carbocyclic nucleosides and functionalized cyclopentanols. Cyclopentenone was used as starting material in both parts of the thesis. The first part of the thesis deals with the synthesis of carbocyclic nucleosides. The key step of a new developed sequence was a photochemical addition of a C-1-synthon to cyclopentenone. Especially the addition of methanol leads to 2-hydroxymethyl-cyclopentanone, a target molecule in this sequence, in a very short and efficient way. After stereoselective reduction of the carbonyl function to 2-hydroxymethyl-cyclopentanole and protection of the primary alcohol, a Mitsunobu reaction with a purin base results in a protected carbocyclic dideoxy-didehydro-nucleoside.

After transformation and deprotection the free nucleoside was obtained in one of the shortest synthesis described until now. In a second part, the syntheses and reactions of a hitherto unknown synthon for the development of a new approach to polyhydroxylated cyclopentanols is described. Beginning with cyclopentenone, trans-bisepoxycyclopentadienone was synthesized in two steps by epoxydation of 4-bromo-cyclopentenone. The reaction proceeds by epoxidation of 4-bromo-cyclopentenone, followed by elimination and a second epoxidation in one pot. Among a number of interesting reactions the synthesis of the trans-bisepoxycyclopentadienone is especially worth to be mentioned, as this ketone forms a stable geminal diol, the structure of which was established by an X-ray analysis. By Wittig-reaction, trans-bisepoxycyclopentadienone leads to another target molecule, trans-bisepoxyfulven. Primarily the nucleophilic opening of the epoxides and transformation of the exocyclic alkene were on focus to synthesize new functionalized cyclopentanols. For example the reaction of trans-bisepoxyfulven with different nucleophiles results for example in a methylene-cyclopentandiol-diphosphate. Cis-Dihydroxylation of this alkene leads to an interesting cyclopentantetrol-diphosphate. Kinetic studies at trans-bisepoxyfulven results in the possibility to open the two epoxide rings successively. Presumably the tension of the C₂-symmetric molecule leads to a faster ring opening of one of the two identic oxirane rings.

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