Academic literature on the topic 'Tripyrrole'

A α,ω-dimethyldipyrrin with and without a meso-situated phenyl substituent has been investigated as the substrate in the oxidation reaction with the Mn II/ O 2 system. While for the meso-phenyldipyrrin, the expected, though impure and sensitive diformyl derivative is formed, the reaction of the meso unsubstituted dipyrrin leads to a novel tripyrrolic species, the α-(vinylpyrrolyl)dipyrrin, as the only isolable product. The new tripyrrole displays positive solvatochromic behavior and has been investigated with respect to this property.

Abstract 2,7-Di-tert-butyl-2,7-dihydro-benzo[ 1,2-c:3,4-c′]dipyrrole (2b) and 2,5,8-Tri-tert-butyl-5.8-di-hydro-2H-benzo[1,2-c:3,4-c′:5,6-c″]tripyrrole (3b) have been prepared by acetolysis of the cor-responding tri-and tetracyclic N-oxides, isolated in crystallinic form and characterized by spectroscopic data. The scope of the N-oxide route is documented and the existence of benzoannellated pyrroles is proofed. The stabilizing effect of the tert-butyl group is presumably sup-ported by the vicinal annellated heterocycles.

Pyrroles are found in various natural products and in the chemical composition of certain drugs because of their interesting biological properties. Lipitor, Tolmetin and Amtolmetin are examples of drugs with 1,2,5-substituted pyrroles in their composition, in which biological activities have been certified. Moreover, pyrroles are used as precursors of semiconductor polymers, oligomers and dendrimers useful for the synthesis of electroluminescent materials used in devices, such as organic light-emitting diodes, field-effect transistors, solar and organic photovoltaic cells. We are interested in conjugated polymers based on pyrrole due to their optical properties, electrochemical and the conductivity produced by electron delocalization along their carbon chains. The overall objective of the work presented in this thesis is the synthesis of new molecules based on pyrrole for studying their electronic and electrochemical properties as well for the synthesis of conjugated polymers. Initially, we performed the synthesis of 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes, which may serve as precursors for the synthesis of conjugated dendrimers. Their synthesis was made in three steps starting from trimethyl 1,3,5-benzene-tricarboxylate which was converted to 1,3,5-tri-(pent-4-enoyl)benzene using vinylmagnesium bromide in a Grignard reaction catalyzed by copper cyanide. The olefins of 1,3,5-tri-(pent-4-enoyl)benzene were oxidized to produce 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzene using a modified protocol of the Tsuji-Wacker reaction. Subsequent, Paal-Knorr condensation reactions on 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzene with different amines were used to synthesize 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes with different N-substituents in yields between 44 and 60%. Incomplete reaction of vinylmagnesium bromide with trimethyl 1,3,5-benzenetricarboxylate gave the methyl-3,5-di(pent-4-enoyl)benzoate, which was converted to methyl-3,5-dipyrrolylbenzoate following the reaction of Tsuji- Wacker and Paal-Knorr with yields between 30 and 60%. The photochemical and electrochemical properties of the 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes and methyl-3,5-dipyrrolylbenzoates were studied in collaboration with the research group of professor William Skene. The results have shown that both types of pyrrole have potential for the synthesis of conjugated polymers and dendrimers used in the manufacture of electroluminescent materials. Following these encouraging results, we performed the synthesis of 6,12-dimethyl-1,5-dipyrrolediazocane. Methyl N-(Boc)-β-alaninate was converted to its corresponding homoallylic ketone, which was oxidized to N-(Boc)aminoheptan-3,6-dione. The Paal-Knorr condensation between N-(Boc)aminoheptan-3,6-dione and aminoheptan-3,6-dione hydrochloride gave 6,12-dimethyl-1,5-dipyrrolediazocane in 17% yield. In sum, we have synthesized and characterized seven new molecules, six of them having photochemical and electrochemical properties interesting for the synthesis of conjugated polymers and dendrimers. The latter offering potential as precursor for the conception of compounds of therapeutic interest.
Les pyrroles sont une classe de molécules que l'on trouve dans divers produits naturels ainsi que dans la composition chimique de certains médicaments en raison de leurs propriétés biologiques intéressantes. Le Lipitor, la Tolmetin et l'Amtolmetin sont des exemples de médicaments à base de pyrroles 1,2,5 substitués dont les activités biologiques ont été certifiées. Les pyrroles sont aussi utilisés comme précurseurs de polymères, oligomères et dendrimères semi-conducteurs nécessaires à la synthèse de certains matériaux électroluminescents, tels que les diodes organiques électroluminescentes, les transistors à effets de champ et les cellules organiques photovoltaïques. Nous nous sommes intéressés à ces polymères conjugués à base de pyrroles en raison de leurs qualités de bons conducteurs, de leurs propriétés optiques et électrochimiques que leur confère la délocalisation des électrons le long de leurs chaines carbonées. L'objectif général des travaux présentés dans ce mémoire est de synthétiser de nouvelles molécules à base de pyrroles pouvant éventuellement servir de précurseurs à la synthèse de dendrimères conjugués ainsi qu'à la synthèse de molécules thérapeutiques. Une étude de leurs propriétés électroniques et électrochimiques sera effectuée afin de déterminer leur potentiel pour la fabrication de matériaux électroluminescents. Dans un premier temps, la synthèse des analogues du 1,3,5-benzènetripyrrole a été faite en trois étapes à partir du 1,3,5-benzènetricarboxylate de triméthyle. Celui-ci a été converti en premier lieu en 1,3,5-benzènetricétone-γ,δ-insaturée lors d'une réaction de Grignard catalysée par le cyanure de cuivre. Ce dernier composé fut oxydé lors de la seconde étape en 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzène selon un protocole modifié de la réaction de Tsuji-Wacker. Enfin, la réaction de condensation de Paal-Knorr du 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzène de l'étape précédente mène au 1,3,5-benzènetripyrrole N-substitué selon l'amine utilisée pour la condensation, avec des rendements entre 44 et 60%. La réaction incomplète du bromure de vinylmagnésium avec le 1,3,5-benzènetricarboxylate de triméthyle mène au méthyl-3,5-di-(pent-4-énoyl)benzoate, qui a été converti en méthyl-3,5-dipyrrolylbenzoate suite à la réaction de Tsuji-Wacker et de Paal-Knorr avec des rendements entre 30 et 60%. L'étude des propriétés photochimiques et électrochimiques des tripyrroles et des bipyrroles a été faite en collaboration avec le groupe de recherche du professeur William Skene. Les résultats obtenus démontrèrent que ces pyrroles auraient un potentiel pour la synthèse de dendrimères conjugués servant à la fabrication de matériaux électroluminescents. Suite à ces résultats encourageants, la synthèse du 6,12-diméthyle-1,5-dipyrrolediazocane a aussi été réalisée. Celui-ci a été synthétisé à partir de l’ester méthylique de l’acide 3-tert-butoxycarbonylaminopropionique qui a été converti en sa cétone homoallylique correspondante, puis oxydée en N-Boc-3,6-dioxoheptylcarbamate. La condensation de Paal-Knorr de ce dernier composé avec le sel d'hydrochlorure 7-aminoheptane-2,5-dione mène au 6,12-diméthyle-1,5-dipyrrolediazocane avec un rendement de 17%. En somme, la recherche effectuée a permis la synthèse et la caractérisation de six nouvelles molécules ayant des propriétés photochimiques et électrochimiques intéressantes pour la synthèse de polymères et dendrimères conjugués. Ainsi que la synthèse d'un diazacycle, qui de part sa structure pourrait servir de précurseur à la synthèse de molécules thérapeutiques.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Darstellung und Untersuchung von einfachen Triyrrinen. Dabei wurde ein besonderer Schwerpunkt auf die Entwicklung der Koordinationschemie dieses Liganden gelegt. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Durchführung von Röntgenstrukturanalysen metallorganischer und koordinationschemischer Verbindungen. Den Hintergrund für den ersten Teil bilden die jüngsten Versuche anderer Forschergruppen, mit den innerhalb der Porphyrinchemie kaum beachteten offenkettigen Tetrapyrrolen vom Bilen-Typ Phänomene der molekularen Erkennung, der supramolekularen Chemie und der Bioanorganik koordinationschemisch zu bearbeiten. Die Thematik ist zudem von Interesse, da anders als bei tetrapyrrolischen Liganden kaum etwas über das koordinationschemische Verhalten tripyrrolischer Spezies bekannt ist. Gerade das Tripyrrin erscheint hier als interessanter Modellligand, denn durch Wegnahme einer Pyrroleinheit wird eine neue, freie Koordinationsstelle geschaffen, deren Einfluß die Chemie der Tripyrrinate bestimmen sollte. In Kapitel 1 wird die Synthese der Tripyrrine aus pyrrolischen Vorstufen durch eine Kondensationsreaktion in Trifluoressigsäure beschrieben. Der Tripyrrin-Ligand erweist sich gegenüber Nukleophilen als höchst reaktiv, was wahrscheinlich der Grund dafür ist, daß dieser Ligand bislang nur in einer Arbeit beschrieben wurde. Eine Isolierung gelingt zwar nicht, wohl aber eine spektroskopische in situ-Charakterisierung mit Hilfe von NMR- und MS-Methoden. Die direkte Umsetzung der erhaltenen Rohprodukte mit überschüssigen Metall(II)acetaten (M = Fe, Mn, Co, Ni, Pd, Cu, Zn) führt in allen Fällen zu grün gefärbten Lösungen, aus denen sich für M = Co, Pd, Cu und Zn Tripyrrinkomplexe mit zweiwertigem, tetrakoordinierten Metallion und Trifluoracetat als viertem Donor isolieren lassen. Strukturell werden drei unterschiedliche Geometrien beobachtet. Das bevorzugt planar koordinierende Ion Pd(II) liefert Beispiele für den helikalen und den pseudoplanaren Strukturtyp, da aus sterischen Gründen die Ausbildung einer spannungsfreien planaren Molekültopologie unmöglich ist. Auch Cu(II) koordiniert als Trifluoracetat in der pseudoplanaren Variante, während Zn(II) in der nicht gespannten pseudotetraedrischen Form gebunden wird. Die in den Palladium-Komplexen vorhandenen Spannungen bewirken schnelle Ligandenaustauschreaktionen mit Halogeniden und Pseudohalogeniden. Bei den Strukturen der so zugänglichen TrpyPdX-Komplexe mit X = Cl, Br, I, N3, NCO, NCS, NO3, CN und StBu zeigt sich, daß mit zunehmender Größe des anionischen Donors die pseudoplanare Geometrie gegenüber der helikalen zunehmend begünstigt wird. Für Kupfer(II)-Komplexe wird beim Übergang vom Trifluoracetat zum Chlorid ein Wechsel von der gespannten pseudoplanaren zur wenig gespannten pseudotetraedrischen Koordination beobachtet. Die sterisch gespeicherte Spannungsenergie der Tripyrrine läßt tetrakoordinierte Pd(II)-Komplexe wie eine gespannte Feder erscheinen und unterstützt den Austritt des anionischen Liganden unter Bildung eines koordinativ und elektronisch ungesättigten 14 VE-Komplexes. Entscheidend für die Stabilisierung dieser Spezies ist die Verwendung des schwachkoordinierenden Tetrakis[3,5-bis(trifluormethyl)-phenyl]borats [B(Arf)4] als Anion. Der ungesättigte Komplex erweist sich als sehr reaktiv. So koordiniert er bereitwillig an eine Vielzahl von Donoren. Die Umsetzung des Trifluoracetato-Komplexes mit einem halben Äquivalent NaB(Arf)4 führt zu dinuklearen Komplexen, in denen zwei kationische Tripyrrinatopalladium-Fragmente durch ein Trifluoracetat verbunden sind. Mit Trialkylphosphanen bilden sich stabile Komplexe. Eine Besonderheit stellt dabei die Reaktion mit Trimethylphosphan dar. Bei Verwendung überschüssiger Mengen PMe3 beobachtet man die Bildung pentakoordinierter Komplexe. Im Gegensatz dazu führen die Umsetzungen mit Triethyl- und Tri-iso-propylphosphan ausschließlich zur Bildung von Monophosphankomplexen. Die ungewöhnliche Reaktivität des Tripyrrinatopalladium-Kations zeigt sich insbesondere bei der Umsetzung mit Diazoalkanen. So konnten erstmals Carbenpalladium-Komplexe mit nicht-heteroatomstabilisierten Carbenliganden synthetisiert werden. Kapitel 5 beschreibt einen präparativen Einstieg in die Chemie kationischer Kobalt- und Zinkkomplexe von Tripyrrinen. Die Reaktivität und Stabilität des Tripyrrinatokobalt-Kations, die an die Verhältnisse des TrpyPd-Kations erinnern, erlauben dabei die Isolierung von kationischen Phosphan- und Isonitril-Komplexen. Das entsprechende kationische Zink-Chelat konnte isoliert und NMR-spektroskopisch charakterisiert werden
Part I of the presented work describes the preparation and investigation of simple tripyrrin ligands, with a special emphasis on the development of a functional coordination chemistry of this ligand. Part II deals with x-ray crystallographic work performed on organometallic and classical coordination compounds. The recent attempts from other research groups to use open-chain oligopyrroles related to the bile pigments as ligands for novel developments in the fields of molecular recognition, supramolecular and bioinorganic chemistry provided the motivation for the first part of this work. Since almost nothing was known about the coordination behaviour of open-chain oligopyrroles, especially of those with three pyrrolic subunits, a first principal investigation towards the properties of metallotripyrrins appeared as a suitable entry into this field. With respect to the porphyrins, the formal withdrawal of one of the pyrrolic units should create a new, free coordination site at a bound metal ion. This free site is expected to determine the chemistry of metallotripyrrins largely. The synthesis of tripyrrins from pyrrolic precursors by a condensation reaction in trifluoroacetic acid is described in chapter 1. The tripyrrin ligand system is found to be unusually reactive towards even weak nucleophiles. Isolation of the ligand was not successful. However, tripyrrins could unambigously be characterised by a spectroscopic in situ-characterisation using NMR- and MS-techniques. When treating the raw tripyrrin ligands with excessive metal acetates of Fe, Mn, Co, Ni, Pd, Cu or Zn, green solutions are formed in all cases, from which the tripyrrinato complexes of M = Co, Pd, Cu and Zn with divalent tetracoordinated metal ions and trifluoroacetate as the fourth donor can be isolated. From a structural point of view, three different molecular geometries were observed. The Pd(II) ion with its pronounced tendency to establish a square-planar coordination mode yields examples for the strained helical and the pseudoplanar structures. A non strained square planar complex geometry is prevented for sterical arguments due to the presence of the two methyl termini in all new tripyrrin complexes. The trifluoroacetate derivatives of Cu(II) also are found to form pseudoplanar coordination geometries, while Zn(II) always prefers a non-strained pseudotetrahedral variant. The strain stored in the Pd(II) complexes is responsible for the fast ligand exchange reactions of the trifluoroacetate derivatives against halide and pseudohalide anions. In the group of TrpyPdX compounds with X = Cl, Br, I, N3, NCO, NCS, NO3, CN and StBu the pseudoplanar geometry becomes more important then the helical binding mode with an increasing radius of the donor atom of the fourth ligand. The strain energy stored in the Pd(II) tripyrrins was found to support the dissociation of the fourth ligand, yielding the coordinatively and electronically unsaturated 14 VE complex. In order to stabilise this highly reactive species the use of a weakly coordinating anion is of vital importance, and the well-known tetrakis[3,5-bis(trifluormethyl)phenyl]borat [B(Arf)4] was found to be sufficiently stable to fulfil this task. As expected, the coordinatively and electronically unsaturated Pd(II) complex proofs to be very reactive and binds tenaciously to a variety of different donor ligands. As a special case, the reaction of the cation with one equivalent of the tripyrrinatopalladium trifluoroacetate complex yields a dinuclear species, in which two cationic TrpyPd fragments are connected via one trifluoroacetato ligand. Trialkylphosphanes, however, are able to stabilise cationic tetracoordinated species. While usually only four coordinate PdN3P compounds are obtained, the action of trimethylphosphane is different. Pentacoordinate Pd(II) complexes are formed in the presence of excess PMe3. These species, which could be structurally characterised in this thesis, were found to be in a slow equilibrium with the respective mono PMe3 adducts. The unusual reactivity of the tripyrrinatopalladium cation is particularly well visible in its reactions towards diazoalkanes. When treated with the sterically demanding diaryldiazomethane, the first carbene palladium(II) complexes of non heteroatom stabilised carbene ligands were prepared and found to exist as stable compounds at room temperature. Chapter 5 finally describes a preparative entry into the chemistry of cationic cobalt(II)- and zinc(II) tripyrrins. The reactivity and stability of the tripyrrinatocobalt(II) cation is reminescent of the respective species in the palladium(II) series and allows the preparation and isolation of cationic phosphane- and isonitrile complexes. For zinc(II) as the metal a related tricoordinate cation could be isolated and investigated by nmr spectroscopy