Kationische Iod(I)-basierte Halogenbrückendonoren in der enantioselektiven Organokatalyse

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Huber
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469036898

Der Einsatz von Halogenbrücken (XB) in der nichtkovalenten Organokatalyse kann inzwischen als etabliert betrachtet werden, bisher wurden aber nur zwei Beispiele für primär auf XB basierende enantioselektive Umsetzungen veröffentlicht. Mit einer erfolgreich XB-katalysierten asymmetrischen Mukaiyama-Aldolreaktion als Ausgangspunkt soll dieses Gebiet in diesem Projekt entscheidend weiterentwickelt werden. Im ersten Teilprojekt soll der Mechanismus der asymmetrischen Induktion durch DFT-Rechnungen und experimentelle Untersuchungen genauer aufgeklärt werden, um die Katalysatoren gezielt weiter optimieren zu können. Im zweiten Teilprojekt sollen verschiedenste Optionen zur strukturellen Variation des bidentaten bis(iodimidazolium)-basierten Katalysators wahrgenommen werden:a) Neben dem bisher verwendeten 1,3-Benzol-Grundkörper soll auch ein 1,4-Substitutionsmuster realisiert werden, welches bereits für einfachere achirale Systeme untersucht wurde. Durch den so erweiterten Bisswinkel soll Zugang zu neuen Substraten erlangt werden. b) Durch Verwendung anderer Synthesebausteine (Aminoalkohole) und –routen sollen die Ringgrößen der rigiden, chiralen Seitenarme systematisch variiert werden. Dies lässt eine grundlegend andere Geometrie der Bindungstasche erwarten. c) Alle derart erzeugten Grundstrukturen sollen mit weiteren Substituenten versehen werden. Neben dem Einsatz entsprechender komplexerer Aminoalkohole als Startmaterialien soll basierend auf gruppeninternen Vorarbeiten vor allem auch eine Methode zur späten Funktionalisierung der Katalysatorstrukturen entwickelt werden. Dies soll neben rein sterischen Modifikationen auch Zugang zu leistungsfähigen bifunktionellen XB-Donoren ermöglichen. Im dritten Teilprojekt sollen durch die vergrößerte Auswahl an Katalysatoren neue Substrate und Reaktionen für die asymmetrische XB-Katalyse erschlossen werden. Besonders die bifunktionellen Katalysatoren sollten das Repertoire an zu katalysierenden Reaktionen deutlich erweitern können. Auch soll speziell die Aktivierung von „weichen“ Substraten (nach dem HSAB-Prinzip) untersucht werden, für die die XB-Donoren aufgrund ihrer ebenfalls „weichen“ Halogenatome ideal geeignet sein sollten.Durch ein tieferes Verständnis der asymmetrischen Induktion und eine wesentliche Verbreiterung der strukturellen Basis der Katalysatoren sollen somit insgesamt die Grundlagen gelegt werden, um enantioselektive XB-Katalyse als komplementäres Gegenstück zur HB-Katalyse zu etablieren und dabei langfristig die Besonderheiten dieser Wechselwirkung gezielt auszunutzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen