Katalytische, enantioselektive Piancatelli-Umlagerung

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Schneider
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534742804

Die Piancatelli-Umlagerung ist eine äußerst leistungsfähige Synthesemethode, um aus Furansystemen durch dearomatisierende Gerüstumlagerung hochfunktionalisierte Cyclopentenone mit zwei neuen stereogenen Zentren zugänglich zu machen. Gegenwärtig existiert allerdings kein hochenantioselektiver Prozess für die klassische Oxa-Piancatelli-Reaktion und insgesamt lediglich etwa eine Handvoll enantioselektiver Verfahren für alle Arten von Piancatelli-Umlagerungen überhaupt. Wir beabsichtigen in diesem Projekt, die Brönsted-Säure-katalysierte, enantioselektive Piancatelli-Umlagerung breit zu studieren. Als Substrate sollen generell 3-Donor-substituierte Furan-2-carbinole eingesetzt werden, die eine breite Palette g-Hydroxysubstituierter Cyclopentenone mit hoher Enantioselektivität zugänglich machen sollen. Als chirale Katalysatoren haben sich in den Vorarbeiten BINOL-basierte Phosphorsäuren als besonders effektiv erwiesen und bilden deshalb eine gute Grundlage für die weiteren Arbeiten. Besonderes Augenmerk werden wir dabei zunächst der Substitution des Carbinol-Zentrums schenken und sowohl sekundäre wie auch tertiäre Alkohole als Substrate mit einer breiten Fülle unterschiedlicher Substituenten einsetzen. Über die eigentliche Gerüstumlagerung mit Wasser als Nucleophil hinaus sollen auch Alkohole, Amide und Carbamate als Nucleophile untersucht werden, sowohl in intermolekularer als auch intramolekularer Weise. Auch verschiedene C-Nucleophile sollen im Sinne einer Carba-Piancatelli-Umlagerung getestet werden. Ein besonderer Fokus wird auf die Rolle des 3 Donor-Substituenten gerichtet sein, der für die Reaktionsbeschleuinigung von entscheidender Bedeutung ist. Neben Arylgruppen sollen auch verschiedene weitere +M-Substituenten wie z. B. Halogene untersucht werden. Das im Reaktionsprodukt so gebildete Vinylhalogenid würde sich ideal als funktionelle Gruppe für die weitere Funktionalisierung der Reaktionsprodukte anbieten. Besonders interessant erscheint zudem eine Anellierung des Furans an ein aromatisches Gerüst, wie sie in synthetisch leicht zugänglichen Alkenyl-phthaliden vorkommt. Das durch Reduktion daraus erhaltene Lactol entspricht dem zentralen Intermediat der Piancatelli-Umlagerung und soll unter den optimierten Bedingungen mit den oben genannten Nucleophilen zu chiralen, 3-funktionalisierten Indanonen umgesetzt werden. Abschließend sollen die so erhaltenen Cyclopentenone und Indanone verschiedenen Folgetransformationen wie Baeyer-Villiger-Oxidationen, Beckmann-Umlagerungen und konjugierten Additionen unterzogen werden, um weitere wertvolle Verbindungen wie z. B. Dihydrocumarine und Dihydrochinolone in hochenantiomerangereicherter Form zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen