Aminoalkyl-substituierte Azetidinone als Schlüsselintermediate zur Synthese von bicyclischen

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In einer Vielzahl antibiotisch wirksamer Naturstoffe stellt die viergliedrige β-Lactam-Einheit ein zentrales Strukturelement dar, welches aufgrund seiner biologischen Aktivität seit der Entdeckung des Penicillins stets Gegenstand wissenschaftlicher Forschung war und auch heute noch ist. Darüber hinaus haben β-Lactame eine hohe Bedeutung als interessante Synthese-Intermediate in der modernen organischen Chemie erlangt. So lassen sich durch Ringöffnungen oder Reduktion der Amidfunktion β-Aminosäure-Derivate beziehungsweise Azetidine generieren, die in vielfältiger Weise als nützliche Bausteine dienen können.
Ausgehend von enantiomerenreinen α-Aminosäuren wurden in der vorliegenden Arbeit Diazoketone dargestellt, welche als stabile Keten-Äquivalente einer stereoselektiven Staudinger-Reaktion mit Iminen unterworfen werden konnten. Mit Hilfe dieser Strategie gelang es, sowohl unter photochemischen als auch unter thermischen Reaktionsbedingungen Aminoalkyl-substituierte β-Lactame mit ausschließlicher trans-Anordnung am heterocyclischen Ring aufzubauen. Die beobachteten Selektivitäten wurden hauptsächlich durch den sterischen Anspruch der mit der Aminosäure eingebrachten Seitenkette beeinflusst.
Mittels verschiedener Modifikationen an den Positionen C-4 und N-1 der Azetidinone konnten einige neue und interessante Zwischenstufen generiert werden, die sich für den Aufbau bicyclischer β-Lactame sowie von β,β’-Diaminosäure-Derivaten eignen. Für diesen Zweck wurden sowohl Funktionalisierungen am ehemaligen Iminkohlenstoff durchgeführt als auch mehrere Methoden zur Entschützung des β-Lactam-Stickstoffs getestet. Mit der Einführung eines Elektronenakzeptors am freien β-Lactam-Stickstoff wurde die nukleophile Spaltung der cyclischen Amidbindung auf vielfältige Weise ermöglicht, so dass neben zahlreichen β,β’-Diaminosäure-Derivaten auch Harnstoffe sowie γ,γ’-Diaminoalkohole synthetisiert werden konnten.