Photo-redox Mediated β,β-coupling of Cyclopropyl Silyl Ethers and Electron Deficient Alkenes: A Study of Substrate Versatility and Application in Natural Product Synthesis
(2025) KEMR20 20251Department of Chemistry
- Abstract
- Chemical waste from industrial processes poses a significant environmental challenge, often resulting from inefficient synthetic routes that involve excess reagents and ineffective methods. The principles of atom and step economy have become central to modern synthetic strategies, aiming to minimize waste and maximize molecular efficiency. In this context, photo-redox catalysis has emerged as a cornerstone of organic chemistry. By harnessing visible light to generate reactive species under mild conditions, photo-redox systems enable novel bond-forming transformations that were previously challenging or inaccessible. These advancements not only reduce the number of synthetic steps and reagents required but also facilitate the rapid and... (More)
- Chemical waste from industrial processes poses a significant environmental challenge, often resulting from inefficient synthetic routes that involve excess reagents and ineffective methods. The principles of atom and step economy have become central to modern synthetic strategies, aiming to minimize waste and maximize molecular efficiency. In this context, photo-redox catalysis has emerged as a cornerstone of organic chemistry. By harnessing visible light to generate reactive species under mild conditions, photo-redox systems enable novel bond-forming transformations that were previously challenging or inaccessible. These advancements not only reduce the number of synthetic steps and reagents required but also facilitate the rapid and selective construction of complex molecules, aligning well with green chemistry goals and broadening the synthetic toolbox for researchers. Herein, a novel methodology is presented: photo-mediated β,β-coupling of cyclopropyl silyl ethers and electron-deficient alkenes, proceeding via β-keto radicals, employing organic dyes as photo-redox catalysts. The ring-expanded and β,β-coupled products were formed in excellent yields, demonstrating a high degree of versatility. Moreover, the reaction of interest displays applicability, having been utilized as a key step to obtain a precursor of Melicodenone E, leaving only one step remaining in the total synthesis of Melicodenone E, which has yet to be reported in the literature. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Industriella revolutionen är en av de största stegen människan tagit i sin utveckling som art. Idag, ungefär två sekel senare kantas samhället med problem såsom föroreningar och hög energiförbrukning. En central aktör i denna utveckling är den kemiska industrin – en vital sektor som, särskilt inom områden som läkemedelsutveckling, har expanderat kraftigt under 1900-talet. I EU under 2020, producerades nästan tolv miljoner ton avfall inom denna industri, enligt Europeiska miljöbyrån (EAA). Vad kan man göra för att ta itu med dessa problem? Jo, ett gediget tillvägagångsätt kan vara att effektivisera de kemiska processerna, antingen ur ett energieffektivt perspektiv eller att minimera avfallet som bildas.
Det finns flera olika metoder för... (More) - Industriella revolutionen är en av de största stegen människan tagit i sin utveckling som art. Idag, ungefär två sekel senare kantas samhället med problem såsom föroreningar och hög energiförbrukning. En central aktör i denna utveckling är den kemiska industrin – en vital sektor som, särskilt inom områden som läkemedelsutveckling, har expanderat kraftigt under 1900-talet. I EU under 2020, producerades nästan tolv miljoner ton avfall inom denna industri, enligt Europeiska miljöbyrån (EAA). Vad kan man göra för att ta itu med dessa problem? Jo, ett gediget tillvägagångsätt kan vara att effektivisera de kemiska processerna, antingen ur ett energieffektivt perspektiv eller att minimera avfallet som bildas.
Det finns flera olika metoder för att nå detta mål. Ett särskilt uppmärksammat verktyg de senaste årtiondena är användningen av ljuskatalyserade metoder för att möjliggöra nya typer av kemiska transformationer. För dagens kemister utgör detta ett lovande alternativ till konventionella metoder. Ljus är miljövänligt, gratis och lättillgängligt. Ohälsosamma kemikalier, såsom starka syror och baser, kan ofta ersättas med ljuskänsliga föreningar som kan överföra den energi som ljuset bär till mindre reaktiva molekyler, vilket öppnar dörren för nya reaktionsvägar och möjligheter. I detta sammanhang, så har cyklopropanoler och deras derivat visat sig vara särskilt användbara, då de kan fungera som homologer till enoler. Detta gör dem till värdefulla intermediärer i syntesen av komplexa molekyler. Därtill, under specifika ljuskatalytiska förhållanden uppvisar de dessutom en omvänd kemisk reaktivitet, vilket öppnar upp för nya och annars svåråtkomliga transformationsvägar.
Ett särskilt intressant område för ljuskatalys är utvecklingen inom organisk syntetisk kemi, som är av stor betydelse för läkemedelsindustrin. Läkemedelskemister har länge fokuserat på en grupp kemiska föreningar i naturen, nämligen så kallade naturprodukter, som återfinns i växter, rötter och annat levande material. Dessa föreningar har biologiska egenskaper som ofta kan utnyttjas medicinskt. Ett exempel på detta är naturprodukten Taxol som används som läkemedel inom kemoterapi. Naturprodukterna är dock ofta sällsynta och har komplexa kemiska strukturer, vilket gör det varken hållbart att utvinna dem i stor skala eller enkelt att framställa syntetiskt. Här kommer ljuskatalys in som en nyckel: den möjliggör nya kemiska transformationer som kan förenkla syntesen av både nya och redan kända naturprodukter. Detta bidrar dessutom till att göra processerna ”grönare” och mer hållbara.
I och med ovanstående; detta arbete fokuserar på att utveckla en transformationsmetod av cyklopropanolsderivat med elektronfattiga kopplingsreagens under ljuskatalys. Detta reaktionssteg används sedan som ett delsteg mot en naturprodukt, Melicodenone E, som inte har gjorts syntetiskt tidigare, utan bara isolerats från naturen. Därav kan en visa den breda applikationen som denna transformationsmetod kan medföra.
I studien användes en rad olika kemiska föreningar för att granska användbarheten. Dessutom, användes denna metod för att försöka erhålla en intermediär som kan ses som en nyckelförening på vägen mot naturprodukten av intresse, och därmed kan tillämpligheten återspeglas. Sammantaget, denna transformationsmetod visade en hög grad av användbarhet och applicerbarhet, då många olika betingelser för reaktionen fungerade utmärkt. Inte nog med detta, en föregångare till naturprodukten erhölls med hjälp av transformationsmetoden, vilket påvisar en lovande tillämplighet för framtida forskning. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9198832
- author
- Rydén, Jacop LU
- supervisor
- organization
- course
- KEMR20 20251
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Cyclopropyl silyl ethers, Method development, Natural product synthesis, Photo-redox catalysis, Ring expansion, β, β-coupling, Organic chemistry
- language
- English
- id
- 9198832
- date added to LUP
- 2025-06-13 15:07:12
- date last changed
- 2025-06-13 15:23:35
@misc{9198832,
abstract = {{Chemical waste from industrial processes poses a significant environmental challenge, often resulting from inefficient synthetic routes that involve excess reagents and ineffective methods. The principles of atom and step economy have become central to modern synthetic strategies, aiming to minimize waste and maximize molecular efficiency. In this context, photo-redox catalysis has emerged as a cornerstone of organic chemistry. By harnessing visible light to generate reactive species under mild conditions, photo-redox systems enable novel bond-forming transformations that were previously challenging or inaccessible. These advancements not only reduce the number of synthetic steps and reagents required but also facilitate the rapid and selective construction of complex molecules, aligning well with green chemistry goals and broadening the synthetic toolbox for researchers. Herein, a novel methodology is presented: photo-mediated β,β-coupling of cyclopropyl silyl ethers and electron-deficient alkenes, proceeding via β-keto radicals, employing organic dyes as photo-redox catalysts. The ring-expanded and β,β-coupled products were formed in excellent yields, demonstrating a high degree of versatility. Moreover, the reaction of interest displays applicability, having been utilized as a key step to obtain a precursor of Melicodenone E, leaving only one step remaining in the total synthesis of Melicodenone E, which has yet to be reported in the literature.}},
author = {{Rydén, Jacop}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Photo-redox Mediated β,β-coupling of Cyclopropyl Silyl Ethers and Electron Deficient Alkenes: A Study of Substrate Versatility and Application in Natural Product Synthesis}},
year = {{2025}},
}