NOZON - Entwicklung einer neuen photochemischen Strategie zur "ozonolyseartigen" Spaltung von Aromaten durch photoangeregte Nitroarene

• Antragsteller: Professor Dr. Daniele Leonori
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545531108

Aus Erdöl gewonnene aromatische Verbindungen sind von integraler Bedeutung als Ausgangsstoffe für die Herstellung hochwertiger Chemikalien. Aktuelle Reaktionen in diesem Bereich belassen jedoch oft den aromatischen Kern unverändert und führen lediglich neue Substituenten ein oder modifizieren vorhandene funktionelle Gruppen. Ein alternativer, jedoch weitgehend vernachlässigter Ansatz wäre die Fragmentierung des aromatischen Gerüsts bei gleichzeitiger Installation synthetisch nützlicher funktioneller Gruppen. Besonders wertvoll wäre die Möglichkeit der Ozonolyse an aromatischen Kernen, um diese in carbonylreiche Intermediate zu überführen, welche weiterhin in hochwertige Verbindungen umgewandelt werden können. Das Problem hierbei ist die höhere Reaktivität von Ozon gegenüber den Spaltprodukten, was unkontrollierte Neben- und Zersetzungsreaktionen verursacht. Zudem birgt die Verwendung von Ozon zahlreiche Gesundheits- und Sicherheitsrisiken, wodurch dessen Nutzung in Wissenschaft und Industrie oft untersagt ist. Die Etablierung einer neuen Methode zur kontrollierten und selektiven oxidativen Fragmentierung von Aromaten, die auf Ozon verzichtet, wäre von strategischer Bedeutung zur Optimierung der Herstellung funktionaler Synthesebausteine. Das übergeordnete Ziel dieses französisch-deutschen Forschungsprogramms ist die Entwicklung der ersten allgemeinen oxidativen Spaltung von Aromaten. Hierbei werden kostengünstige Nitroarene als photoaktive Oxidationsmittel in Kombination mit sichtbarem Licht genutzt, um deren Fähigkeit zur Anregung in den Triplettzustand zu erforschen und bisher unerforschte Additionsreaktionen an Aromaten zu ermöglichen. Diese Reaktivität wird optimiert, um die selektive Spaltung bestimmter Aromatenpositionen ohne zusätzliche Oxidation zu ermöglichen. Dadurch entsteht eine neue Strategie zur Herstellung von O-enthaltenden Verbindungen, die aufgrund ihrer Schwierigkeit in der Herstellung in pharmazeutischen und agrochemischen Forschungsprogrammen stark nachgefragt sind. Die primären Ziele dieser Forschung sind: 1. Entwicklung einer Methode zur oxidativen Fragmentierung von Aromaten unter Verwendung von Nitroarenen und sichtbarem Licht. 2. Anwendung dieser Reaktivität auf eine diverse Aromatenpalette zur umfassenden Evaluation des Anwendungsbereichs. 3. Aufklärung der mechanistischen Schlüsselschritte durch verschiedene spektroskopische, experimentelle und computergestützte Techniken. 4. Hochskalierung des Prozesses durch "Flow Chemistry" (> 25 g). 5. Demonstration des Potenzials durch Fragmentierung und anschließende Diversifikation einfacher Aromaten zu "hochwertigen Synthesemolekülen". Zusammenfassend ist das Ziel dieses Forschungsvorschlags das Design eines grundlegend neuen Ansatzes, bei dem sichtbares Licht und Nitroarene genutzt werden, um kostengünstige Ausgangsmaterialien in hochwertige Produkte von Bedeutung für Forschungsinstitute sowie den Groß- und Feinchemikaliensektor umzuwandeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Thomas Poisson