Neue Ringbildungen mit Hilfe von Ni-Photoredox-Katalyse für die Organische Synthese

• Antragstellerin: Dr. Dorothée Ziegler
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426788634

In den letzten Jahren hat sich die Photoredox-Katalyse zu einer leistungsstarken Methode in der organischen Synthese entwickelt. Hierbei absorbieren typischerweise Photokatalysatoren Licht, wandeln es in chemische Energie um und führen selektive Molekülaktivierungen durch, welche so neue synthetische Transformationen ermöglichen. Hierdurch liefert die Photoredox-Katalyse neue Werkzeuge für die Anwendung in vielen Bereichen der Synthese wie zum Beispiel bei Cycloadditionen, C-H-Funktionalisierungen oder Hydrofunktionalisierung. Darüber hinaus können im Vergleich zu herkömmlichen Reaktionswegen durch den Einsatz von Photoredox-Chemie ungewöhnliche Reaktionsmuster beobachtet werden. Bemerkenswert an diesen Methodologien sind die wirtschaftlichen, umweltfreundlichen und milden Reaktionsbedingungen, die ein breites Spektrum an funktionellen Gruppen tolerieren. Aufgrund dieser Vorteile haben zahlreiche Forscher dazu beigetragen, die Transformationen in Photoredox-Systemen weiterzuentwickeln. Trotz der bedeutenden Fortschritte auf dem Gebiet der Photoredox-Katalyse gibt es viele Möglichkeiten für weitere Untersuchungen. Vor Kurzem entwickelte Abigail Doyle in Princeton eine vielversprechende katalytische Ni-Photoredox-Methode zur direkten Carboxylierung von sp3-Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen, einem seltenen Reaktionstyp mit großem Potenzial in der organischen Synthese. Ziel dieses Postdoc-Aufenthalts ist es daher, diese Ni-Photoredox-Katalyse für neue Ringbildungen in der organischen Synthese zu erweitern. Da es keine Beispiele für intramolekulare C(sp3)-H-Acylierungen gibt, sollten folgende Fragestellungen im Fokus des Forschungsziels stehen: (1) Können Ringbildungen und Ringanellierungen im Verlauf katalytischer, intramolekularer C(sp3)-H-Acylierungen erreicht werden? und (2) Könnten diese neuen Ringbildungen eine Grundlage für die Konzeption neuer Ansätze zur Lösung von Problemen bei der zielgerichteten Synthese sein? Während des Postdoc-Aufenthalts wollen wir intramolekulare C-H-Acylierungen zu effizienten Reaktionen entwickeln und ihre Fähigkeit demonstrieren, die Planung organischer Synthesen zu beeinflussen. Hierbei stehen neun prägnante Synthesen von Naturstoffen, wie zum Beispiel Fredericamycin, Mitomycin und Tremelin und weiteren synthetisch relevanten Verbindungen, im Fokus. Dabei soll die Taktik der Ringbildung durch C-H-Acylierung demonstriert werden. Es sollen bekannte und/oder kommerziell erhältliche Ausgangsmaterialien, die zur Erzielung kurzer Syntheseschritte verwendet werden können, lokalisiert werden. Die vorgeschlagene Forschung wird die Lücke im derzeitigen Stand der dualkatalytischen C-H-Acylierung direkt angehen und neue, kraftvolle Strategien für die Synthese von cyclischen Ketonen und Lactonen entwickeln, die allgegenwärtige Strukturelemente in der Natur und in der organischen Chemie sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Erik J. Sorensen, Ph.D.