Organische Synthesen in chiralen Schmelzen und Feststoffgemischen

• Antragsteller: Professor Dr. Burkhard König
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244313564

Organische Synthesen werden üblicherweise in homogener Lösung durchgeführt, um eine gute Vermischung der Reaktanden und die Kontrolle der Reaktionstemperatur zu gewährleisten. Chemische Reaktionen können aber auch in niedrig schmelzenden Gemischen (deep eutectics) aus Edukten und Katalysator durchgeführt werden, wobei extrem hohe Substratkonzentrationen bei sehr einfacher Durchführung der Reaktion erreicht werden. Derartige niedrig schmelzende Gemische haben wir bereits für die Synthese von Kohlenhydratderivaten und biologisch aktiven Heterocyclen erfolgreich genutzt. Nun soll die Anwendung von Synthesen in der Schmelze auf stereoselektive Reaktionen erweitert werden. Dabei dient eine Komponente der Schmelzmischung als chiraler Organokatalysator oder chirale Base und kontrolliert die Stereochemie der chemischen Transformation. Als chirale Komponenten können Aminosäuren oder Cinchona-Alkaloide genutzt werden. Als alternativer Ansatz wird die direkte Umsetzung einer chiralen Komponente in der Schmelze verfolgt. Durch diastereoselektive Reaktion entstehen so aus dem chiralen Ausgangsmaterial chirale Produkte. Ziel des Projektes ist die Entwicklung effizienter, praktikabler und umweltfreundlicher Synthesen komplexer chiraler Moleküle aus leicht verfügbaren Naturstoffen.Nicht alle Edukte und Katalysatoren können in niedrig schmelzende Mischungen überführt werden; insbesondere Biopolymere sind nur schwer in ausreichender Menge in Schmelzen zu lösen. Daher wird im Rahmen des Projekts auch die mechanochemische Umsetzung von leicht verfügbaren Naturstoffen als Feststoff und in Gegenwart von Reagenzien, von Katalysatoren oder von Abfängern in Feinchemikalien untersucht. Die Reaktion im Feststoffgemisch überwindet inkompatible Löslichkeiten und könnte im Vergleich mit Reaktionen in homogener Lösung zu veränderten Selektivitäten und Produktverteilungen führen.Die Expertise der beiden an diesem Projekt beteiligten Arbeitsgruppen ist ideal komplementär: Die Gruppe um Prof. Baskaran beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Synthese komplexer Naturstoffe, insbesondere aus dem Bereich der Heterozyklen und Kohlenhydrate. Die Expertise der Gruppe König liegt im Bereich der physikalisch-organischen Chemie und neuer Reaktionsmedien. Durch den Austausch von Doktoranden und Postdocs werden gemeinsam neue organische Synthesen, auch enantioselektive, ohne Lösemittel erarbeitet und die Mechanismen und Reaktionsmedien untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Indien
• Partnerorganisation: Department of Science and Technology (DST)
• Beteiligte Person: Professor Dr. Sundarababu Baskaran