Zum Potential des Perchlorbuta-1,3-dien-2-sulfonylchlorids als Synthesebaustein

Memmel, Phillipp

doi:10.21268/20250110-0

published

Zum Potential des Perchlorbuta-1,3-dien-2-sulfonylchlorids als Synthesebaustein

German
English

Neben Virusinfektionen stellt der steigende Anteil an Resistenzen gegenüber Pharmaka zur Bekämpfung von Bakterien, Pilzen und Parasiten eine der größten globalen Bedrohungen dar. Als Maßnahme zur Bewältigung der aktuellen Resistenzprobleme werden neuartige und wirksame Molekülklassen benötigt.
Ziel dieser Arbeit war es, das Potential des Perchlorbuta-1,3-dien-2-sulfonylchlorids (PCBS-Cl) als Baustein zur Synthese von Molekülen mit biologisch und materialwissen-schaflich interessanten Eigenschaften zu untersuchen.
Mittels Optimierung der Reaktionsbedingungen konnte PCBS-Cl in bislang nicht erreichten Ausbeuten im Multigrammmaßstab zugänglich gemacht werden. Durch einen gezielten Halogenaustausch ließ es sich in das analoge Sulfonylfluorid überführen, welches in einer FRIEDEL-CRAFTS-Reaktion in ein Arylsulfon umgewandelt wurde. Der aromatische Rest konnte nun weiteren Modifikationen unterzogen werden, welche die elektronischen Eigenschaften der Gruppe verändert. Weiterhin konnten die Reaktivitäten der einzelnen Positionen des PCBS-Cl durch Modifizierung der Chlorsubstituenten charakterisiert und die synthetischen Grenzen ermitteln werden. Dabei wurden vor allem in SN-Reaktionen eine Vielzahl unterschiedlicher Nucleophile eingesetzt, um ein breites Modifizierungsspektrum abzudecken. Durch den Einsatz von mono-N-, S-, und Se-Nucleophilen konnten ein 3-Pyrrolindiimin, (Sulfon)Amide, Thio- und Selenoether erhalten werden. Wurden hingegen zweizähnige Nucleophile verwendet, sind 1,2,3-Thiadiazol-1,1-dioxide, Dithiolane, Thiophene und 4(3H)-Pyrimidone zugänglich. Alle erhaltenen hochsubstituierten Systeme konnten weiter modifiziert werden.
Nahezu alle Strukturmotive wurden hinsichtlich ihrer antibakteriellen, zytotoxischen und antiviralen Eigenschaften überprüft. Dabei konnten sechs Moleküle mit besonderer Aktivität identifiziert werden, wobei eines aufgrund seiner Wirksamkeit gegen das Coronavirus besonders hervorsticht. Im Rahmen einer kinetischen Untersuchung wurde zudem die Reaktivität der zahlreichen, verwandten Bausteinsysteme evaluiert und miteinander verglichen.

In addition to the ongoing threat of viral infections, the rising prevalence of antibiotic resistance among bacteria, fungi, and parasites represents a significant global health concern. In order to address the current resistance issues, it is necessary to develop novel and effective molecule classes.
The objective of this study was to examine the potential of perchlorobuta-1,3-diene-2-sulfonyl chloride (PCBS-Cl) as a fundamental building block for the synthesis of molecules with notable biological and material properties.
By optimizing the reaction conditions, it was possible to obtain PCBS-Cl in yields that had not previously been achieved on a multigram scale. A selective halogen exchange was employed to facilitate the conversion of the initial compound into the analogous sulfonyl fluoride. Subsequently, the fluoride was then subjected to a FRIEDEL-CRAFTS reaction, which resulted in the formation of an aryl sulfone. The aromatic moiety could now undergo further modifications that altered the electronic properties of the group. Additionally, the reactivities of the individual positions of PCBS-Cl could be characterized through the modification of the chlorine substituents, thereby enabling the assessment of its synthetic limits. In particular, a variety of different nucleophiles were employed in SN reactions, allowing for a broad spectrum of modifications to be covered. The use of mono-N-, S-, and Se-nucleophiles resulted in the formation of a 3-pyrrolidinediimine, (sulfone)amides, thioethers, and selenoethers. The use of bidentate nucleophiles afforded access to a range of compounds, including 1,2,3-thiadiazole-1,1-dioxides, dithiolanes, thiophenes, and 4(3H)-pyrimidones. These highly substituted systems could be subjected to further modification.
The antibacterial, cytotoxic, and antiviral properties of almost all structural motifs were evaluated, identifying six molecules with notable activities, one of which demonstrated particular efficacy against the coronavirus. Furthermore, as part of a kinetic investigation, the reactivities of numerous related building block systems were evaluated and compared.