Entwicklung einer enantioselektiven C(sp3)-C(sp3)-Kreuzkupplung via einer Kombination aus Photoredox- und Nickel-Katalyse

• Antragsteller: Dr. Simon Allmendinger
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277159957

Im Erstantrag wurde eine neue Synthese der sogenannten Büchi-Ketone vorgestellt, über welche eine rasche Synthese von Vindoline verwirklicht werden sollte. Dies stellt in unserem Arbeitskreis jedoch nur einen Zwischenschritt in der Synthese von Vinblastine dar. In diesem Projekt wird unter anderem auf die Synthese des zweiten Fragmentes dieses Naturstoffes eingegangen, welcher eine komplexere Struktur aufweist und über eine vielversprechende biologische Aktivität verfügt. Geplant ist die Synthese über eine neue asymmetrische C(sp3)-C(sp3)-Kreuzkupplung zu verfolgen, welche über eine Kombination aus Photoredox- und Nickel-Katalyse verläuft.Dieser Schlüsselschritt ist jedoch noch nicht ausgearbeitet und benötigt noch erhebliche Optimierung, bevor synthetisch nützliche Ausbeuten und Selektivitäten erreicht werden können. In unseren Augen stellt diese Aufgabe die etwas größere Herausforderung dar und aus diesem Grund sollte vorerst dieses Teilprojekt verfolgt werden.Alkyl-Alkyl-Kreuzkupplungen im Allgemeinen stellen eine äußerst effektive Methode dar Kohlenstoffgerüste aufzubauen, welche umso wirkungsvoller ist, wenn man diesen Prozess enantioselektiv durchführen kann. Der Nachteil der etablierten Systeme liegt in der Notwendigkeit präfunktionalisierte Ausgangsverbindungen einzusetzen. Meist sind dies Organometallverbindungen, welche aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit und Luft oft nur schwer handzuhaben und somit in ihrer Anwendbarkeit limitiert sind.Über die letzten Monate ist es uns gelungen, eine racemische Variante zu etablieren und zur Publikationsreife zu bringen. Diese verwendet stabile Carbonsäuren und Alkylbromide als Kupplungspartner. Dies geschieht über eine synergistische Kombination aus Nickel- und Photoredoxkatalyse. Letzteres beschreibt das Konzept, spezielle Katalysatoren einzusetzen, welche durch sichtbares Licht angeregt werden können. Dieser angeregte Katalysator vermag nun organische Substrate auf Arten zu aktivieren, welche bisher nicht oder nur umständlich zu realisieren waren, wodurch völlig neuartige Reaktivitäten verwirklicht werden können. Die von uns vorgestellte Transformation zeichnet sich durch den Einsatz stabiler Ausgangsverbindungen aus, welche nicht in einem zusätzlichen Schritt aktiviert werden müssen, womit die Effektivität gesteigert und simultan Aufwand und Abfallprodukte minimiert werden. Darüber hinaus verläuft dieser Prozess bei sehr milden Reaktionsbedingungen, wodurch eine außerordentliche Kompatibilität mit verschiedensten funktionellen Gruppen erreicht wird.Nachdem wir mit dem racemischen Prozess die generelle Machbarkeit dieser Transformation nachweisen konnten, soll nun die umso wertvollere enantioselektive Variante verwirklicht werden, welche wiederum in der Synthese komplexer in der Natur vorkommender Substanzen Einsatz finden soll.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor David W. C. MacMillan, Ph.D.