Selektive Synthese durch organokatalytischen Kaskaden-Prozess
Die selektive Synthese komplexer organischer Moleküle stellt noch immer eine große Herausforderung dar, die durch viele Reinigungsschritte von Zwischenprodukten, die Einführung und wieder Abspaltung von Schutzgruppen sowie die gezielte Darstellung von spiegelbildlich reinen Molekülen erschwert ist. Sowohl aus ökologischer als auch ökonomischer Sicht werden seit kurzem katalytische Prozesse angestrebt, bei denen einfache Ausgangsstoffe und Organokatalysatoren (Metall-freie kleine organische Moleküle) eingesetzt werden. Nur durch gezielte Steuerung der Prozesse kann dabei erreicht werden, dass von den in der Synthese entstehenden räumlich unterschiedlich angeordneten Molekülen durch geschickte Wahl des Katalysators nur eines bevorzugt gebildet wird.
Ein viel versprechender Lösungsansatz zu dieser synthetischen Herausforderung kann durch einen Dominoprozess erreicht werden, über den die Zeitschrift Nature basierend auf den Forschungsergebnissen der Arbeitsgruppe um Professor Enders am Lehrstuhl I für Organische Chemie der RWTH Aachen berichtet (Nature 2006, 441, 861). In Analogie zu Dominosteinen, handelt es sich dabei um Reaktionen, die einmal angestoßen bis zum Ende durchlaufen und oft sehr selektiv sein können. Angeregt durch die von Mutter Natur in der Biosynthese verwendeten Enzym-katalysierten Kaskaden-Prozesse, hat Professor Enders mit seinen Doktoranden Matthias R. M. Hüttl und Christoph Grondal einen solchen Dominoprozess entwickelt, in dem aus drei einfachen Ausgangsverbindungen fünffach-substituierte Cyclohexenderivate mit vier Stereozentren gebildet werden. Den Anstoß hierzu gibt ein einfacher Organokatalysator, abgeleitet von der natürlichen Aminosäure Prolin, der stereoselektiv jeden einzelnen der drei Kohlenstoff-Kohlenstoff-verknüpfenden Schritte beschleunigt und von 16 möglichen Stereoisomeren nur ein spiegelbildlich reines Hauptisomer bildet. Die resultierenden Produkte dieser dreifachen Kaskade können als wertvolle Synthesebausteine in der organischen Chemie und als Vorläufer von pharmazeutischen Wirkstoffen dienen.
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