Silylgruppen als eine Steuereinheit in enantiokonvergenten, nickelkatalysierten C(spn)-C(spm)-Kreuzkupplungen von racemischen silylierten/germylierten Elektrophilen

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Oestreich
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497222168

Enantioselektive Nickelkatalyse unter Beteiligung von radikalischen Zwischenstufen ist bereits eine Schlüsseltechnologie zur enantiokonvergenten Knüpfung von C(spn)-C(spm)-Bindungen (mit n = hauptsächlich 3 and m = 3, 2 und 1). Ausgehend von racemischen Elektrophilen und einer breiten Auswahl an zinkbasierten Nukleophilen wurde in den vergangenen Jahren eine eindrucksvolle Anzahl an schwierigen Bindungsknüpfungen verwirklicht. Wegen unseres Interesses an der Siliciumchemie hatten wir uns gefragt, welchen Einfluss ein Silylsubstituent in der elektrophilen Komponente auf den Verlauf jener Kreuzkupplungsreaktionen nehmen könnte. Was alpha-silylierte Alkylhalogenide anbetrifft, fanden wir heraus, dass die Silylgruppe eine enantiokonvergente C(sp3)-C(sp3)-Kupplung mit primären Alkylzinkreagenzien ermöglicht; die zwischenzeitliche Bildung eines siliciumstabilisierten Radikals war entscheidend. Außerdem übt die Silylgruppe einen starken Einfluss auf die Regioselektivität von herkömmlichen allylischen Substitutionen aus, und wir waren in der Lage, enantiokonvergente und regiokontrollierte C(sp3)-C(sp3)-Kupplungen von silylierten Allylelektrophilen (allylische Substitution) bzw. C(sp2)-C(sp3)-Kupplungen von silylierten Propargylelektrophilen (propargylische Substitution) zu entwerfen. Diese neuen Methoden erlauben die enantioselektive Synthese von anderweitig schwer darstellbaren Kohlenstoffgerüsten mit Silylgruppen als zusätzlichen Ansatzpunkten für spätere Veränderungen der funktionellen Gruppen. Dieses Projekt baut auf diesen vorbereitenden Erfolgen auf und zielt im Grunde auf Dutzende noch unbekannte, durch eine Silylgruppe gelenkte Umsetzungen ab. Außerdem könnte eine an das Siliciumatom angeknüpfte, dirigierende Donorgruppe die Reaktivität des silylierten Elektrophils steigern oder sogar die Regioselektivität allylischer und propargylischer Substitutionen umkehren. Zu den Zielen dieses Langzeitvorhabens gehören beispielsweise der Einsatz sekundärer (achiraler und chiraler) Alkylzinkreagenzien oder "tertiärer" silylierter Elektrophile. Der gleiche Ansatz wird auf Germylgruppen angewendet werden, um letztlich enantiomerenangereicherte, germaniumenthaltende Bausteine zu synthetisieren. Vielversprechende Versuche belegen bereits die Tragfähigkeit dieser ungewöhnlichen Ausweitung der Nickelkatalyse, womit neue Synthesewerkzeuge zur weniger untersuchten Germaniumchemie hinzugefügt werden. Die silicium- und germaniumenthaltenden Produkte werden hauptsächlich mittels Kreuzkupplungsmethoden in die “Kohlenstoffwelt“ zurücküberführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen