Pd(II)-Katalysierte Enantioselektive Iodierung

Die direkte Funktionalisierung von CH Bindungen ist eine besonders anspruchsvolle und gleichzeitig eines der meist untersuchten Methoden der modernen organischen Chemie. Das allgemeine Ziel der CH Aktivierung besteht darin, eine einfache CH Bindung in eine andere, komplexere funktionelle Gruppe zu konvertieren. Dabei ist es eine große Herausforderung solch eine Reaktion enantioselektiv durchzuführen. Unter den zahlreichen Publikationen der letzten Jahre wurden nur sehr wenige enantioselektive Methoden veröffentlicht. Die Gruppe von Yu hat hierbei eine richtungsweisende Methode zur enantioslektiven Alkylierung von C(sp 2 )H und C(sp 3 )H entdeckt. Sie konnten anhand von Modellverbindungen zeigen, dass einfach geschützte Aminosäuren als chirale Liganden eingesetzt werden können. Das Ziel dieser Arbeit ist nun die "Pd(II)-katalysierte enantioselektive Iodierung von C(sp 2 )H und C(sp 3 )H Bindungen mit Hilfe von geschützten Aminosäuren als chirale Liganden". Eine effiziente Iodierungs Reaktion ist in vieler Hinsicht von großem Interesse und ermöglicht den Zugang zu einer enormen Anzahl an synthetisch wichtigen Verbindungen. Iodverbindungen spielen z.B. in der Nuklearmedizin eine große Rolle, können aber auch für klinische Untersuchungen zur Markierung von Proteinen verwendet werden. Da Iod außerdem eine hervorragende Abgangsgruppe darstellt, können solche Verbindungen als Ausgangsmaterial für die Synthese komplexer chiraler Moleküle verwendet werden. Im Zuge dieses Projektes soll ein effizientes, katalytisches System für die Iodierung gefunden werden, wobei Vorarbeiten aus der Yu-Gruppe als Ausgangspunkt für die Untersuchungen genutzt werden können. Anschließend sollen die Iodierungen hinsichtlich Ausbeute, Aminosäure, Oxidationsmittel, Additiv, Substratakzeptanz, Temperatur und Zeit optimiert werden. Im Laufe der Arbeit müssen verschieden Substrate mit verschiedene dirigierende Gruppen (= DG) hergestellt und bezüglich ihrer Reaktivität getestet werden. Zusätzlich werden mechanistische Studien über den katalytischen Kreislauf durchgeführt, um die Optimierung des Katalysatorsystems auf den langsamen Schritt des katalytischen Kreislaufes auszurichten. Überlegtes variieren der elektronischen Eigenschaften der Aminosäuren sollte dann zu verbesserten Ergebnissen führen.

Alles Leben besteht aus organischen Molekülen. Die Natur bastelt seit je her aus einfachen Bausteinen die ihr zur Verfügung stehen, komplexe Moleküle auf, die Leben ermöglichen. Die organische Chemie beschäftigt sich mit der Frage, wie man aus diesen einfachen Bausteinen möglichst effizient solche Moleküle aufbauen kann, ähnlich wie man aus kleinen LEGO Bausteinen größere Figuren erstellt. Dabei stehen dem organischen Chemiker verschiedene synthetische Methoden zur Verfügung, um ausgehend von billigen Rohstoffen, Moleküle mit besonderen Funktionen (z.B. Medikamente oder funktionelle Materialien) aufzubauen. Die meisten natürlich vorkommenden organischen Moleküle bestehen hauptsächlich aus C-C und C-H Bindungen. Der Traum der Chemiker besteht darin, diese Bindungen beliebig zu brechen und neue Bindungen aufzubauen, woraus sich unendlich viele Möglichkeiten für den Aufbau neuer Moleküle ergeben und der Fantasie damit keine Grenzen gesetzt sind. Die direkte Funktionalisierung von CH Bindungen ist der einfachste Weg zu diesem Traum, gleichzeitig eine besonders anspruchsvolle Herausforderung. Das allgemeine Ziel der CH Aktivierung besteht darin, eine einfache CH Bindung in eine andere, komplexere funktionelle Gruppe zu konvertieren. Die katalytische C-H Aktivierung ist aktuell eines der am meisten untersuchten Methoden der modernen organischen Chemie. Die meisten Beispiele in der Literatur beziehen sich jedoch auf einfache Bausteine und zeigen nur konzeptionelle Ansätze für die C-H Aktivierung auf. Das Ziel dieser Arbeit war die Funktionalisierung natürlich vorkommender Moleküle die aus pharmazeutischer Sicht relevant sind. Die C-H Aktivierung von chiralen Bausteinen würde den Weg zu neuen Wirkstoffen ermöglichen und gleichzeitig die Synthese bereits vorhandener Wirkstoffe vereinfachen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschieden Palladium katalysierte Methoden zur direkten Funktionalisierung chiraler Bausteine entwickelt, die die Entwicklung neuer Medikamente und Feinchemikalien ermöglichen werden.