AZİRİDİN-2-FOSFONATLARIN ALANSEÇİCİ HALKA AÇILMA TEPKİMELERİ VE AZİRİDİN BAZLI KİRAL LİGANDLARIN KATALİTİK ASİMETRİK AZOMETİN YLİDLERİN HALKASAL KATILMASINDA VE AZA-HENRY TEPKİMELERİNDE KULLANILMASI

Aziridines are small three-membered heterocyclic compounds. They are important as building blocks for many nitrogen-containing biologically active compounds and as chiral ligands in metal catalyzed asymmetric synthesis of different organic compounds. In the first part of this thesis, we have studied the ring opening reactions of various racemic and chiral aziridine-2-phosphonates. Regioselective aziridine ring opening reaction with HCl formed -amino--chlorophosphonates in 60-95 % yield and the same reaction with alcohols in the presence of H2SO4 formed -amino--alkoxyphosphonates in 35-91 % yield. In the second part of this thesis, we have studied the catalytic performance of aziridine based chiral ligands with a transition metal for 1,3-dipolar cycloaddition (1,3-DC) reaction of azomethine ylides with electron deficient dipolarophiles for the synthesis of highly substituted pyrrolidine derivatives. As the vi aziridine based chiral ligands our group synthesized a small library of ferrocenyl aziridinyl methanol (FAM) chiral compounds and tested their catalytic performance in different reactions. After screening different transition metals and 12 FAM ligands, it was found that Ag-CFAM4 catalyst system forms pyrrolidine derivatives in up to 95% yield with 99 % ee via the 1,3-DC reaction of azomethine ylides. Finally, we have also tested the catalytic performance of FAM ligands for the aza-Henry reaction which is another important C-C bond-forming process in Organic Chemistry. Optimization studies for this reaction showed that Zn-PFAM1 catalyst system works better for the addition of nitroalkanes to Boc-substituted imines to give the expected products in up to 88 % yield with 71% ee.Aziridinler üçlü halkaya sahip küçük heterohalkalı bileşikleridir. Bu yapılar azot içeren biyolojik olarak aktif bir çok bileşiğin sentezi için önemli başlangıç maddeleridir ve farklı organik bileşiklerin metal katalizörlü asimetrik sentezinde de kiral ligand olarak kullanılmaktadır. Bu tezin ilk kısmında rasemik ve kiral formunda olan farklı aziridin-2-fosfonatların halka açılma tepkimeleri çalışılmıştır. HCl ile alanseçici halka açılma tepkimesi -amino--klorofosfonatları % 60-95 verimle oluşturuken aynı tepkime H2SO4 varlığında alkoller ile tekrarlandığında -amino--alkoksifosfonatlar % 35-91 verimle elde edilmiştir. Bu tezin ikinci kısmında aziridin ana iskeletine sahip kiral ligandların bir geçiş metali varlığında azometin ylidlerin elektronca fakir dipolaraofiller ile 1,3-dipolar halkasalkatılma (1,3-DC) tepkimesi ile çoklu sübstite pirolidin yapılarının elde edilmesindeki performansları araştırılmıştır. Aziridin ana iskeletine sahip olan viii ferrosenil aziridinil methanol bileşiklerinden (FAM) oluşan küçük bir kiral ligand kütüphanesi grubumuzda oluşturmuş ve farklı tepkimelerde katalizör olarak performanslarını test edilmiştir. Bu çalışmada ise farklı geçiş metalleri ile 12 adet FAM kiral ligandının azometin ylidlerin 1,3-DC tepkimesinde taraması yapılmış ve Ag-CFAM4 katalizör sisteminin pirolidin yapılarını % 95 verim ve % 99’u bulan ee ile oluşturduğu görülmüştür. Yine bu çalışma kapsamında aynı kiral ligandların performansı Organik Kimyada önemli bir C-C bağı oluşturma tepkimesi olan aza-Henry tepkimesinde denenmiştir. İdeal koşulların belirlenmesi sonucunda en iyi katalizör sisteminin Zn-PFAM1 olduğu görülmüş ve nitroalkanların Boc-sübstite iminlere eklenmesi sonucunda beklenen ürünler % 88’i bulan verim ve % 71’e varan ee ile izole edilmiştir.Ph.D. - Doctoral ProgramTÜBİTAK: 118Z41