Biokompatible Organokatalysatoren: Design und Anwendung in der chemoenzymatischen Eintopfsynthese

• Applicants: Professor Dr. Albrecht Berkessel; Professor Dr. Harald Gröger
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2009 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 122715629

Bis dato gibt es kaum Beispiele chemoenzymatischer Eintopfsynthesen im vorteilhaften wässrigen Reaktionsmedium unter Einsatz von wasserlöslichen und zugleich biokompatiblen chiralen Organokatalysatoren. Das angestrebte Projektvorhaben soll diese wissenschaftliche „Lücke“ schließen. Das Ziel dieses Vorhabens besteht entsprechend in der Entwicklung eines neuen Organokatalysatortyps, der die folgenden Voraussetzungen erfüllt: (1) Hohe katalytische Aktivität im wässrigen Reaktionsmedium; (2) Einfache Zugänglichkeit und (3) Keine Deaktivierung von Biokatalysatoren (Biokompatibilität). Dies ermöglicht die Anwendung solcher neuer chiraler Organokatalysatoren in diastereo- und enantioselektiven chemoenzymatischen Eintopf-Mehrstufen- Synthesen im wässrigen Medium und erlaubt somit Tandemreaktionen, die zugleich auf sowohl organokatalytschen wie auch enzymatischen Teilschritten beruhen. Solche Prozesse sind bislang nahezu unbekannt, besitzen aber eine hohe Anwendungsperspektive. Beispielsweise ermöglicht dies effiziente organokatalytische Reaktionen mit thermodynamisch instabilen Intermediaten, da diese direkt in situ in einem zweiten, dann enzymatischen Schritt umgewandelt werden. Das wässrige Reaktionsmedium hat zudem den großen Vorteil, dass die meisten Enzyme (im Gegensatz zu organischen Reaktionsmedien) hierbei eingesetzt werden können. Eine der angestrebten chemoenzymatischen Tandemreaktionen besteht in einer einleitenden (thermodynamisch ungünstigen) Aldolreaktion mit Ketonen, gefolgt von einer enzymatischen Umsetzung der in situ gebildeten -Hydoxyketone unter diastereo- und enantioselektiver Ausbildung von diastereo- und enantiomerenreinen 1,3-Diolen. Aufbauend auf diesen präparativen Grundlagenarbeiten sollen dann die neuen, synthetisch vielseitig nutzbaren biokompatiblen Organokatalysatoren zur enantioselektiven Synthese von beispielsweise aktuellen enantiom- und diastereomerenreinen Aromastoffen mit quartären Stereozentren eingesetzt werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1179: Organocatalysis