Joint project
SPP 1179 TP - Organokatalyse - Teilprojekt: Cooperative and concurrent tandem organocatalysis
Funder: German Research Foundation
Period: 2005-2013
URI: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5451443
Detailed description:
Organokatalyse ist die Katalyse von chemischen Reaktionen mit kleinen organischen Molekülen. Ein Metall ist hierbei typischerweise weder im Substrat vorhanden, noch ist es ein Bestandteil des katalytischen Wirkprinzips. Traditionell verwenden Chemiker fast ausschließlich metallhaltige Katalysatoren. Dies überrascht, wenn man bedenkt, dass die effizienten Katalysatoren der Natur, die Enzyme, nur etwa zur Hälfte Metalle enthalten. Erst seit kurzem realisiert man, dass auch niedermolekulare, rein organische Katalysatoren hoch effizient und selektiv chemische Reaktionen katalysieren können. Ziel dieses Schwerpunktprogramms ist die Entwicklung neuer organokatalytischer Prozesse, deren mechanistische Aufklärung sowie die Anwendung organokatalytischer Methoden in der Synthese.
Teilprojekt:
Das vorliegende Forschungsvorhaben setzt sich die Weiterentwicklung und Anwendung zweier von uns während der letzten Förderperiode vorgestellten Schlüsselkonzepte zum Ziel: die kooperative, Brønstedt-artige Organokatalyse und die gleichzeitige Tandem-Organokatalyse. Da das kooperative Zusammenwirken zweier formal saurer Katalysatoren (Thiohamstoff- und Carbonsäurederivate) zu vollständig regioselektiven Epoxidöffnungen in hohen Ausbeuten führt, skizzieren wir mechanistische und stereochemische Studien und die Anwendung dieses neuen Organokatalyseprinzips auf Reaktionen wie die organokatalytische Variante der Sharpless Dihydroxylierung, hydrolytischen Desymmetrislerung und 1,3-DioxoIanbildung. Einige der vorgeschlagenen Katalysatoren schlagen eine Brücke zum zweiten Thema, nämlich dem Versuch, mittels katalytisch aktiver Gruppen entlang eines Oligopeptid-Rückrats mehrere Reaktionen Tandem-artig zu katalysieren. Nach Untersuchungen zur Aktivität der individuellen Katalysator-Einheiten werden wir diese zu einer Plattform (entlang eines nlcht-strukturieren Oligopeptidrückrats) zusammenführen. Damit sollen Reaktionssequenzen wie Epoxidierung-Hydrolyse, Epoxidierung- Dioxolanbildung, meso-Diol Desymmetrisierung-THP-Schützung, sowie andere untersucht werden. Alle experimentellen Untersuchungen werden von quantenmechanischen Berechnungen begleitet, um Einblicke in die entsprechenden Reaktionsmechanismen zu erhalten. Schlüsselbegriffe: kooperative Organokatalyse, Epoxidierungen, Oligopeptide, quantenmechanische Berechnungen, Thioharnstoffderivate.
Organokatalyse ist die Katalyse von chemischen Reaktionen mit kleinen organischen Molekülen. Ein Metall ist hierbei typischerweise weder im Substrat vorhanden, noch ist es ein Bestandteil des katalytischen Wirkprinzips. Traditionell verwenden Chemiker fast ausschließlich metallhaltige Katalysatoren. Dies überrascht, wenn man bedenkt, dass die effizienten Katalysatoren der Natur, die Enzyme, nur etwa zur Hälfte Metalle enthalten. Erst seit kurzem realisiert man, dass auch niedermolekulare, rein organische Katalysatoren hoch effizient und selektiv chemische Reaktionen katalysieren können. Ziel dieses Schwerpunktprogramms ist die Entwicklung neuer organokatalytischer Prozesse, deren mechanistische Aufklärung sowie die Anwendung organokatalytischer Methoden in der Synthese.
Teilprojekt:
Das vorliegende Forschungsvorhaben setzt sich die Weiterentwicklung und Anwendung zweier von uns während der letzten Förderperiode vorgestellten Schlüsselkonzepte zum Ziel: die kooperative, Brønstedt-artige Organokatalyse und die gleichzeitige Tandem-Organokatalyse. Da das kooperative Zusammenwirken zweier formal saurer Katalysatoren (Thiohamstoff- und Carbonsäurederivate) zu vollständig regioselektiven Epoxidöffnungen in hohen Ausbeuten führt, skizzieren wir mechanistische und stereochemische Studien und die Anwendung dieses neuen Organokatalyseprinzips auf Reaktionen wie die organokatalytische Variante der Sharpless Dihydroxylierung, hydrolytischen Desymmetrislerung und 1,3-DioxoIanbildung. Einige der vorgeschlagenen Katalysatoren schlagen eine Brücke zum zweiten Thema, nämlich dem Versuch, mittels katalytisch aktiver Gruppen entlang eines Oligopeptid-Rückrats mehrere Reaktionen Tandem-artig zu katalysieren. Nach Untersuchungen zur Aktivität der individuellen Katalysator-Einheiten werden wir diese zu einer Plattform (entlang eines nlcht-strukturieren Oligopeptidrückrats) zusammenführen. Damit sollen Reaktionssequenzen wie Epoxidierung-Hydrolyse, Epoxidierung- Dioxolanbildung, meso-Diol Desymmetrisierung-THP-Schützung, sowie andere untersucht werden. Alle experimentellen Untersuchungen werden von quantenmechanischen Berechnungen begleitet, um Einblicke in die entsprechenden Reaktionsmechanismen zu erhalten. Schlüsselbegriffe: kooperative Organokatalyse, Epoxidierungen, Oligopeptide, quantenmechanische Berechnungen, Thioharnstoffderivate.
Coordinating organisation / Consortium Leader
- Max-Planck-Institut für Kohlenforschung
Cooperation partners with funding
1 of 6
- Bielefeld University
- Carl von Ossietzky University of Oldenburg
- Clausthal University of Technology
- Freie Universität Berlin
- Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg
