Bausteine zur Totalsynthese von Pyrrhoxanthin (PDF)

Kernthema meiner Promotion ist die Entwicklung neuer Strategien zur Synthese der γ-Alkylidenbutenolid-Einheit des Carotinoids Pyrrhoxanthin (1). Dieser Naturstoff ist Bestandteil eines photosynthetisch aktiven Proteinkomplexes mariner Dinoflagellaten, wie z. B. Gyrodinium resplendens.
Für die Synthese dieses lichtempfindlichen Naturstoffs ist es notwendig, sieben Doppelbindungen stereoselektiv so aufzubauen, daß Isomerisierungen derselben vermieden werden.
Während meiner Promotion entwickelte ich zwei Methoden zur Synthese der Butenolid-Einheit von 1, die im folgenden Schema dargestellt sind.
Die Synthese basiert auf syn-Diol 3, welches das Produkt einer regioselektiven Dihydroxylierung des E,trans-konfigurierten Alkindienesters 2 darstellt. Letzterer kann − formal betrachtet − auf zwei Moleküle Acetylen und 2-Butinol zurückgeführt werden.
Beiden Synthesewegen liegt die anti-Eliminierung von H2O aus Alkohol 6 zugrunde, die zum Z-konfigurierten γ-Alkylidenbutenolid führt. Für diese Umwandlung nutzte ich eine in unserem Arbeitskreis entwickelte und etablierte Methode, die sich der Mitsunobu-Bedingungen bedient. Obschon 7 einen mit dem Trifluorethylester einen aktivierten Ester besitzt, war dessen Reduktion neben dem Butenolid nicht möglich.
Die hier vorgestellte Synthese diente zudem als Ausgangspunkt methodischer Untersuchungen. So beschäftigte ich mich im Zusammenhang mit der Synthese von Butenolid 4 mit der Hydrostannylierung γ,δ-dihydroxylierter Propiolsäureester.
Daneben untersuchte ich eingehend die Regioselektivitätsproblematik der schon erwähnten Dihydroxylierung von α,β,γ,δ-ungestättigten Dienestern, wie z.B. 2 → 3. Dabei stellte sich heraus, daß die Verwendung eines Trifluor-ethylesters in allen Fällen zu einer Bevorzugung der Dihydroxylierung der γ,δ-Doppelbindung führt, und daß das α,β-Dihydroxyisomer oft nicht mehr entsteht. Diese Selektivitätssteigerung führe ich auf den starken elektronen-ziehenden Charakter der Trifluorethylgruppe zurück. Den Umfang dieser Arbeiten verdeutlicht das nebenstehende Schema.
Die letzten Wochen meiner Promotionsarbeit waren der Synthese fortgeschrittener Bausteine für die Vollendung der ersten Totalsynthese enantiomerenreinen Pyrrhoxanthins (1) gewidmet. Dabei gelang mir unter anderem die Synthese der zwei nachstehend gezeigten Bausteine 14 und 15, die das gesamte C-Skelett von Pyrrhoxanthin (1) darstellen.