Entwicklung effizienter Domino- und C–H Funktionalisierungsreaktionen für die Bildung von Fluor-substituierten N-Heterocyclen für Biowissenschaften

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Lutz Ackermann; Professorin Dr. Svetlana Tsogoeva
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535144216

Dieses gemeinsame Forschungsvorhaben zielt ab auf die Entwicklung von atomökonomischen synthetischen Methoden um neuartige fluorhaltige (Dihydro)chinazolin- und Isochinolin-Heterozyklen mit anti-Krebs und antiviralen Eigenschaften herzustellen. Eintopfsynthesen und Dominoreaktionen besitzen ein enormes Potential für die Erzeugung bioaktiver heterozyklischer Verbindungen bei gleichzeitig niedrigem manuellen Aufwand, im Gegensatz zur konventionellen Synthese. Indem sie Kosten, Arbeitszeit und Abfall reduzieren, tragen Domino- und Eintopfprozesse zum Ziel einer ökonomisch und ökologisch kompatiblen modernen synthetischen Chemie bei. Der Einsatz von häufig auf der Erde vorkommenden Metallen als Katalysatoren oder von metallfreien Verfahren trägt zusätzlich zur Nachhaltigkeit der avisierten Synthesen bei. Desweiteren erlaubt die direkte Umwandlung von C–H Bindungen in einem späten Stadium der Reaktion einen extrem schnellen und effizienten Aufbau von Bibliotheken der Zielmoleküle. Einige der avisierten Synthesemethoden (Mehrschritt-Domino-Reaktion und C–H Bindungsaktivierung) um (Dihydro)chinazoline und Isochinoline herzustellen, implizieren den Einsatz fluorierter Aniline als Ausgangsverbindungen. Allerdings bleibt weiterhin ein leicht handhabbarer, direkter und umweltfreundlicher Syntheseweg zur Herstellung von Fluoroanilinen, ein ungelöstes Problem. Das erste Ziel dieses Vorhabens ist es deshalb die Synthese von Fluoroanilin-Gerüsten, durch eine Vierschritt-Dominoreaktion zu ermöglichen. Anschliessend werden verschiedene Fluor-substituierte (Dihydro)chinazolin- und Isochinolin-Derivate synthetisiert, beginnend von neuartigen hochfunktionalisierten Fluoroanilinen. Deshalb ist das zweite Ziel dieser gemeinsamen Forschung die Entwicklung von effizienten Synthesen von (Dihydro)chinazolinen und Isochinolinen mittels Domino-Reaktionen und durch Methoden der C–H Bindungsaktivierung (3d-Metallkatalyse, Metall-Elektrokatalyse) als Schlüsselschritte. Die Entwicklung einer im späten Synthesestadium durchgeführten elektrophotokatalytischen Trifluoromethylierung der erhaltenen Chinazoline, wird die bereits vorhandene Bibliothek von Zielmolekülen mit minimalem Zeitaufwand erheblich erweitern. Die Anwendungsbreite der vorgesehenen C–H Funktionalisierungen und Dominoreaktionen wird unter optimierten Bedingungen untersucht werden, und die Produkte werden auf ihre Aktivität gegen Krebs und Viren erprobt werden. Da Hybride sogar effektiver sein können als ihre Bestandteile, ist geplant, außerdem Hybride der neuen (Dihydro)chinazoline, Isochinoline und ausgewählter Artemisinine, zu synthetisieren. Durch die Hybridisierung von ausgewählten Bestandteilen über verschiedene Verbindungselemente (Linker) können fundamental neue Leitstrukturen für das Auffinden von effizienten anti-Krebs und antivirale Wirkstoffen entwickelt werden (drittes Ziel).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen