05.08.2022 - Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Licht als Werkzeug für die Synthese komplexer Moleküle

Chemiker der Universität Münster stellen neue Methode zu β-Aminosäurederivaten aus Alkenen oder (Hetero)arenen vor

Einen neuartigen und unkomplizierten Weg zur Herstellung komplexer organischer Moleküle haben Chemiker der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster entwickelt. Milde Reaktionsbedingungen, ein einfacher Betrieb, Skalierbarkeit und die Verwendung eines preiswerten und handelsüblichen Photosensibilisators machen das Verfahren für industrielle Anwendungen interessant.

„Sichtbares Licht hat sich bei der Synthese komplexer organischer Moleküle als leistungsfähiges Werkzeug erwiesen“, erläutert Prof. Dr. Frank Glorius. „Mit seiner Energie gelingt es uns, bestimmte chemische Bindungen X-Y zu brechen.“ Die dadurch entstehenden Fragmente X und Y sind sehr reaktiv, so genannte Radikale. Sie können sich schnell und kontrolliert an Olefine A anlagern, wobei biologisch wertvolle Moleküle (X-A-Y) entstehen: β-Aminosäuren. Der Arbeitsgruppe von Frank Glorius ist es auf diese Weise gelungen, einen bifunktionellen Oxim-Oxalat-Ester zu synthetisieren, der sowohl die Amin- als auch die Esterfunktionalitäten für die Reaktion über eine Energietransferstrategie (EnT) bereitstellt. Diese metallfreie und milde Methode zeichnet sich zudem durch eine breite Substratpalette mit bis zu 140 Beispielen und eine ausgezeichnete Toleranz gegenüber empfindlichen funktionellen Gruppen aus. „Substrate, die vom einfachsten Ethylen bis zu komplexen (Hetero)arenen reichen, können an der Reaktion teilnehmen und bieten somit einen allgemeinen und praktischen Zugang zu β-Aminosäurederivaten – selbst zu solchen mit bisher unzugänglichen strukturellen Merkmalen,“ erklärt Frank Glorius das Verfahren. β-Aminosäuren kommen als wichtige Komponenten in zahlreichen biologisch aktiven Molekülen zum Einsatz, etwa in Arzneimitteln und Naturprodukten.

Zur Methode

Die Aminocarboxylierungsreaktion wurde unter einfachen und milden photochemischen Bedingungen durchgeführt. Als organischen Photosensibilisator verwendeten die Autoren der Studie ein handelsübliches Thioxanthon. Die meisten anderen Methoden zur Herstellung von β-Aminosäurederivaten erfordern metallvermittelte mehrstufige Manipulationen an vorfunktionalisierten Substraten. Der Energietransfer ermöglicht hingegen eine metallfreie, hochgradig regioselektive intermolekulare Reaktion für den einstufigen Einbau von sowohl Amino- als auch Esterfunktionalitäten in Alkene oder (Hetero)arene. Für die gleichzeitige Bereitstellung von C-zentrierten Ester- und N-zentrierten Iminylradikalen verwendeten die Wissenschaftler als bifunktionelles Reagenz ein Oxim-Oxalsäureester.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Oxim-Oxalat-Ester
  • beta-Aminosäuren
  • Aminocarboxylierung
Mehr über WWU Münster
  • News

    Neuer Weg zur Herstellung wichtiger Molekülgruppe

    Zu den häufigsten Strukturen, die für die Funktion von biologisch aktiven Molekülen, Naturprodukten und Arzneimitteln relevant sind, gehören sogenannte vizinale Diamine – insbesondere unsymmetrisch aufgebaute Diamine. Vizinale Diamine enthalten zwei für die Stoffeigenschaften verantwortlich ... mehr

    Forscher der Uni Münster lösen Problem der organischen Chemie

    In landwirtschaftlich genutzten Chemikalien sowie in Pharmazeutika und in verschiedenen Materialien kommen häufig Pyridine als sogenannte funktionelle Einheiten vor, die die chemischen Eigenschaften der Stoffe maßgeblich bestimmen. Pyridine gehören zu den ringförmigen Kohlenstoff-Wasserstof ... mehr

    Forscher zeigen: Chirale Oxid-Katalysatoren richten Elektronenspin aus

    Die Kontrolle des Eigendrehimpulses (Spins) von Elektronen eröffnet künftige Anwendungsszenarien in der spinbasierten Elektronik (Spintronik), beispielsweise zur Informationsverarbeitung. Außerdem bietet sie neue Möglichkeiten, die Selektivität und Effizienz von chemischen Reaktionen zu kon ... mehr

  • q&more Artikel

    Löwenzahn als neue Rohstoffquelle für Naturkautschuk

    Mehr als 12.500 Pflanzen produzieren Latex, einen farblosen bis weißen Milchsaft, der unter anderem Naturkautschuk enthält. mehr

  • Autoren

    Prof. Dr. Dirk Prüfer

    Dirk Prüfer, Jahrgang 1963, studierte Biologie an der Universität zu Köln und promovierte am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtung. Seine Habilitation legte er im Jahr 2004 an der Justus-Liebig-Universität Gießen ab. Seit 2004 ist er Professor für molekulare Pflanzenbiotechnologie am Ins ... mehr

    Prof. Dr. Joachim Jose

    Joachim Jose, geb. 1961, studierte Biologie an der Universität Saarbrücken, wo er promovierte. Die Habilitation erfolgte am Institut für Pharma­zeutische und Medizinische Chemie der Universität des Saarlandes. Von 2004 bis 2011 war Professor für Bioanalytik (C3) an der Heinrich-Heine-Univer ... mehr