Hydroxyquinones and their iodonium ylides: starting materials for the synthesis of new organic compounds

In this thesis, the chemical reactivity of hydroxyquinones and their iodonium ylides was examined, aiming at the synthesis of new organic compounds which may exhibit biological or pharmaceutical activity. In the introductory section, significant preparation methods as well as chemical reactivity and pharmaceutical activity were reported concerning hydroxyquinones, asterriquinones, furanonaphthoquinones, carbazoloquinones, pyranonaphthoquinones and iodonium ylides of hydroxyquinones. Thermal decomposition of iodonium ylides of hydroxyquinones into ketenes is related to the present thesis. Thus, examples of preparation methods, reactivity and dimerization reactions of α-oxo- and α,α΄-dioxoketenes were given in the second introductory part. Particularly, dimerization and reactivity of indandioneketene resulting from thermal decomposition of iodonium ylide of lawsone was also reported. In the next section of this thesis, the results of experimental work were analyzed. The reactions of indandioneketene dimer with bifunctional nucleophiles led to the synthesis of new compounds, such as indenopyridopyrimidinediones which were found to inhibit three receptors tyrosine kinases and can be regarded as valuable agents for the inhibition of the angiogenesis process. The PIFA oxidation reactions of indenocarboxamides, resulting from the reaction of indandioneketene dimer with amines, provided indenodiazepinones, which exhibited antioxidant activity, together with the new interesting indenopyrazolinones. Phenyliodonium ylide of lasone in a BF3 suspension led to the synthesis of aryl and styryl derivatives of lawsone through coupling reactions with arenes, aromatic aldehydes, or cinnamaldehydes. Protected quinomethides of lawsone were also isolated after aldol condensation reaction of the protected substrate and were used further as dienes in hetero-Diels-Alder reactions leading to protected β-pyranonaphthoquinone derivatives, analogs of β-lapachone. Fully or partially protected asterriquinone derivatives were prepared in excellent yields and in few steps using as starting material 2,5-diacetoxybenzoquinone in the presence of p-TsA, while a new 5,6-diindolylbenzoquinone was also synthesized. In the last part of this thesis, the experimental conditions for all reactions performed in the laboratory were given, as well as the analytical data: mp, IR, NMR, MS, elemental analysis of all new synthesized compoundsΣτην παρούσα εργασία µελετήθηκε η χηµική δραστικότητα των υδροξυκινονών και των ιωδωνιοϋλιδίων τους µε στόχο τη σύνθεση νέων οργανικών ενώσεων µε πιθανή βιολογική ή φαρµακευτική δράση. Στο εισαγωγικό τµήµα της εργασίας αναφέρθηκαν οι σηµαντικότερες µέθοδοι παρασκευής, καθώς επίσης οι χηµικές και φαρµακευτικές ιδιότητες των υδροξυκινονών, των αστερρικινονών, των φουρανοναφθοκινονών, των καρβαζολοκινονών, των πυρανοναφθοκινονών, αλλά και των υλιδίων ιωδίου των υδροξυκινονών. Μία ιδιότητα των ιωδωνιοϋλιδίων των υδροξυκινονών, που σχετίζεται µε το ερευνητικό πεδίο της εργασίας, είναι η θερµική διάσπασή τους προς κετένες. Έτσι, στο δεύτερο µέρος της εισαγωγής δόθηκαν παραδείγµατα µεθόδων σύνθεσης και αντιδράσεων των α-οξο- και α,α΄-διοξοκετενών, ενώ αναφέρθηκαν επίσης περιπτώσεις διµερισµού αυτών των κετενών. Ιδιαίτερα αναπτύχθηκαν ο διµερισµός και άλλες ιδιότητες της ινδανδιονοκετένης που προκύπτει από τη θερµική διάσπαση του ιωδωνιοϋλιδίου της λοουσόνης. Στη συνέχεια, αναπτύχθηκαν τα αποτελέσµατα της πειραµατικής εργασίας. Οι αντιδράσεις του διµερούς της ινδανδιονοκετένης µε διδραστικά πυρηνόφιλα οδήγησαν στη σύνθεση νέων ενώσεων, όπως οι ινδενοπυριδοπυριµιδινοδιόνες, οι οποίες βρέθηκε ότι αναστέλλουν τρεις υποδοχείς των κινασών της τυροσίνης και µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την αναστολή της αγγειογένεσης. Από τις αντιδράσεις οξείδωσης των ινδενοκαρβοξαµιδίων, των προϊόντων αντίδρασης τους διµερούς της ινδανδιονοκετένης µε αµίνες, προέκυψαν οι ινδενοδιαζεπινόνες, οι οποίες εµφάνισαν αντιοξειδωτική δράση, καθώς και οι νέες ινδενοπυραζολινόνες, οι οποίες παρουσιάζουν µεγάλο ενδιαφέρον. Με πρώτη ύλη το υλίδιο της λοουσόνης, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, συντέθηκαν αρυλο- και στυρυλο-παράγωγα της λοουσόνης, µέσω αντιδράσεων σύζευξης αυτού µε αρένια και αρυλαλδεΰδες ή κινναµωµικές αλδεΰδες. Αποµονώθηκαν τα προστατευµένα κινοµεθίδια, αντίστοιχα των προϊόντων αλδολικής συµπύκνωσης της λοουσόνης, τα οποία και χρησιµοποιήθηκαν ως διένια σε αντιδράσεις τύπου ετερο-Diels-Alder, οδηγώντας κυρίως στη σύνθεση προστατευµένων β-πυρανοναφθοκινονικών παραγώγων, αναλόγων της β-λαπαχόνης. Με πρώτη ύλη τη 2,5-διακετοξυβενζοκινόνη, παρουσία π-τολουολοσουλφονικού οξέος, παρασκευάστηκαν σε εξαιρετικές αποδόσεις και σε λίγα στάδια τα πλήρως ή µερικώς προστατευµένα παράγωγα των αστερρικινονών, ενώ συντέθηκε επίσης µια νέα 5,6-διινδολυλοβενζοκινόνη. Στο τελευταίο µέρος της διατριβής, δόθηκαν οι πειραµατικές συνθήκες όλων των αντιδράσεων που πραγµατοποιήθηκαν στο εργαστήριο, καθώς επίσης τα αναλυτικά δεδοµένα: σ.τ., IR, NMR, MS, στοιχειακή ανάλυση όλων των νέων ενώσεων που συντέθηκα