Makrosyklien stereokontrolli luonnonainesynteesissä

Abstract

Tämän pro gradu -tutkielman kirjallisessa osassa tutustutaan makrosykleihin ja niiden avaruudellisen rakenteen hyödyntämiseen orgaanisessa synteesikemiassa. Aihe on rajattu laajuutensa takia koskemaan makrosyklien stereokontrollia pelkistys-, alkylointi-, ja konjugaattiadditioreaktioissa. Tehtyjen rajausten pohjana toimii työn aikana laskennallisesti mallinnettu makrosyklin pelkistysreaktio sekä kokeellisessa osassa tehty tutkimus, joita kirjallisen osan haluttiin tukevan parhaalla mahdollisessa tavalla. Tutkielman tiedonhakuun käytettiin pääosin Reaxysiä sekä Google Scholaria. Makrosyklien stereokontrollia on tutkittu jo yli neljä vuosikymmentä ja sen strateginen käyttö diastereoselektiivisen synteesin pohjana on edelleen hyvin houkuttelevaa. Kirjallisessa osassa käsitellään perusteellisesti makrosyklisten rakenteiden kokonaisenergiaan vaikuttavia tekijöitä molekyylimekaniikan näkökulmasta, makrosyklien yleisimpiä pääkonformeereja ja miten molekyylin funktionaalisuus vaikuttaa konformeerien populoitumiseen. Kirjallisen osan lopussa on esimerkkejä luonnonainesynteeseistä, joissa makrosyklistä stereokontrollia on hyödynnetty. Monimutkaisten molekyylien synteesi voi hyötyä huomattavasti makrosyklin stereokontrollin älykkäästä oikea-aikaisesta käytöstä. Työn kokeellisessa osassa pyrittiin saattamaan päätökseen luonnonaineen, Palmyrolidi A:n, diastereoselektiivinen kokonaissynteesi käyttämällä hyödyksi makrosyklin stereoselektiivistä hydrausta. Kohdemolekyyli jaettiin pohjois- ja eteläosaan laktoni- ja amidisidosten kohdalta. Työssä pyrittiin toteuttamaan uusi stereoselektiivinen synteesireitti molekyylin eteläosalle. Molekyylin pohjoisosa on jo syntetisoitu onnistuneesti ja stereoselektiivisesti aiemmissa Suvi Holmstedin ja Alisa Taskisen pro gradu -tutkimuksissa. Molekyylin eteläosan synteesireitti esitellään työssä reaktio kerrallaan. Useista yrityksistä huolimatta halutun makrosyklin syklisaatiovaihe ei onnistunut eikä synteesireittiä pystytty optimoimaan loppuun saakka aikataulullisista sekä vallitsevasta tautitilanteesta johtuvista syistä. Kokeellisen työn tavoitteena olleita stereoselektiivisiä hydrausreaktioita ei näin ollen pystytty kokeellisessa osassa suorittamaan. Tästä johtuen hydrausreaktioita mallinnettiin laskennallisesti. Laskennallisten tulosten pohjalta kokeellisen työn loppuosassa on esitetty uusi mahdollinen makrosykli, jonka stereoselektiivinen hydraus voisi tuottaa halutun stereokemian molekyylin eteläosaan.