Komplexe Molekülstrukturen in einem Schritt
Eine nachhaltigere Nutzung chemischer Ressourcen ist Teil der Agenda 2030 der Vereinten Nationen.
Synthetische Chemiker arbeiten daher daran, effiziente Synthesen zu entwerfen und durchzuführen. Innerhalb des synthetischen Arsenals des organischen Chemikers spielen Prozesse eine zentrale Rolle, die mehrere Moleküle (Kupplungspartner) in einem einzigen Schritt verknüpfen. Solche Mehrkomponentenreaktionen (MCR) gelten als nachhaltige und umweltfreundliche Technologien für die Herstellung komplexer Strukturen in einem einzigen Reaktionsschritt.
Ein Forscherteam um Chemieprofessor Frank Glorius (Westfälische Wilhelms-Universität (WWU) Münster) und Huan-Ming Huang (WWU Münster und ShanghaiTech University) hat es nun geschafft, Ketylradikale für eine neuartige MCR zu nutzen.
„Ketylradikale sind sehr wichtige Spezies in der synthetischen Chemie. Sie werden häufig bei der Herstellung von strukturell komplexen Naturstoffen eingesetzt. Katalytische chemische Umwandlungen, die Ketylradikale nutzen, sind jedoch nach wie vor eine Herausforderung. Ihre Bildung erfordert oft ‚harsche‘ Reaktionsbedingungen mit einer hohen Temperatur. Die Radikale können in ihren Reaktionswegen außerdem unselektiv sein, also schwer zu steuern", erklärt Huan-Ming Huang.
Das Forscherteam setzte Ketylradikale und eine durch sichtbares Licht angeregte Palladiumkatalyse ein und schuf so eine MCR zwischen mehreren Kupplungspartnern. Bei der Auswahl der Kupplungspartner (Aldehyde, 1,3-Diene und verschiedene Nukleophile) berücksichtigten die Forscher verschiedene Aspekte: Welche Substanzen sind nötig, damit die Reaktion stattfinden kann, welche sind leicht verfügbar und welche Produkte sind nützlich?
Dem Team ist es gelungen, Radikale des Ketyltyps zu zähmen, indem es sichtbares Licht mit geringen Mengen eines handelsüblichen Palladiumkatalysators kombiniert hat. Dieser operativ einfache, redoxneutrale und damit umweltfreundliche Ansatz könnte sich zu einer allgemeinen Plattform für die Konstruktion komplexer homoallylischer Alkoholmotive, einem in der Synthesechemie häufig verwendeten Strukturmotiv, entwickeln. Die einstufige Synthese von wichtigen Intermediaten, die weiter zu wertvollen Produkten umgesetzt werden können, belegt die Vielseitigkeit dieses Ansatzes.
