Structural analysis of natural products focussing on the absolute configuration.

Die absolute Konfiguration (engl.: absolute configuration: AC) einer Reihe von Naturstoffen (Limonen, Strychnin und mentholartige Verbindungen) wurde mit einem integrierten Ansatz bestimmt (Kombination aus experimentellen und mittels Dichtefunktionaltheorie (DFT) berechneten spektroskopischen Daten). Mit Limonen als Testmolekül wurden Möglichkeiten und Grenzen der drei chiroptischen Methoden (optische Rotationsdispersion (ORD), elektronischer- bzw. Schwingungs-Zirkulardichroismus, (engl.: electronic circular dichroism: ECD; engl.: vibrational circular dichroism: VCD) für die Bestimmung der absoluten Konfiguration gezeigt. Bei Anwendung des Theorieniveaus mpw1pw91/cc-pvdz und IEFPCM (integral equation formalism polarizable continuum model) als Lösungsmittel Modell weichen die berechneten ORD Werte weniger als 10 Einheiten von den experimentellen Werten ab. Die Anwendung dieses Theorieniveaus erlaubte auch die korrekte Vorhersage der absoluten Konfiguration von Strychnin als Base und Hydrochlorid basierend auf dem Vergleich von experimentellen und berechneten ORD- und ECD-Werten. Auf der Basis von experimentellen und berechneten Werten wurden strukturelle Aspekte, wie der chemische Austausch, Dimerisierung, Lösungsmitteleinflüsse, Stickstoffinversion und der Protonierungszustand von Strychnin untersucht. Diese strukturellen Informationen wurden im Hinblick auf eine erfolgreiche AC Bestimmung mit Strychnin (Base und Salz) als Testmolekül interpretiert. Bei der Geometrie-Optimierung wurde ein stabiles Isomer eines protonierten Strychnins mit invertiertem Stickstoff gefunden, allerdings mit 25 kcal/ Mol höherer Energie als das nicht-invertierte Isomer, was bedeutet, dass seine Konzentration unter Standardbedingungen sehr gering ist. Alle vier Diastereomere von Menthol und die dazugehörigen Aminoderivate wurden untersucht; die letzteren als Base und in protonierter/ HCl Form. Literaturwerte bezüglich der berechneten Konformerenpopulationen unterscheiden sich deutlich, sogar bei Menthol, dem bestuntersuchten Mitglied der Reihe. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die korrekte Bestimmung der Populationen ein Muss für die korrekte Vorhersage der AC von Neoisomenthol ist. Die Neoiso-Formen sind von besonderem Interesse, da in der Literatur eine Vielzahl von Spekulationen bzgl. der Struktur existieren. Daher wurde eine Beweisführung für die AC von Neoisomenthol basierend auf Literaturinformationen mit Daten aus Kristallstrukturanalysen als Ausgangspunkt vorgestellt. Nach bestem Wissen wurde die AC von Neoisomenthylamin zum ersten Mal durch den Vergleich von experimentellen und berechneten ORD Werten nachgewiesen. Auf die Korrektur einer Reihe von Veröffentlichungen wurde hingewiesen, in denen ein wichtiger Fehler in der Konfigurationszuordnung enthalten ist. Ein Syntheseprodukt wurde als (+)-Menthylamin bezeichnet. Dabei handelt es sich jedoch vermutlich um (+)-Neomenthylamin. Mit 26 Datenpaaren optischer Drehungen von Mentholderivaten (experimentell versus berechnet) wurde eine lineare Regression durchgeführt. Es wurde gezeigt, dass die AC von allen 12 Verbindungen richtig vorhergesagt werden konnte, wenn für die Neoiso-Formen experimentelle Tieftemperatur-NMR Daten verwendet werden. Falls nur experimentelle Daten mit einer optischen Drehung außerhalb des Bereichs von -10 < [α] < +10 verwendet worden wären, hätten alle 12 Verbindungen richtig bestimmt werden können, sogar ohne Tieftemperatur-NMR Daten.