Novel Multicomponent Reactions for the Synthesis of Sulfonamides

• Applicant: Professor Dr. Georg Manolikakes
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2015 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 280954365

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Projekts konnten drei neue Verfahren zur lichtgetriebenen Fixierung von Schwefeldioxid in organische Moleküle entwickelt werden. Die erste Methode ermöglicht die direkte Inkorporation von Schwefeldioxid in verschiedene pharmazeutisch relevante Verbindungsklassen, wie etwa Cumarine oder Oxindole, unter Verwendung von sichtbarem Licht ohne einen zusätzlichen Katalysator. Mit der zweiten Methode können ausgehend von Schwefeldioxid in einer licht-getriebenen, Photoredox-katalysierten 3-Komponentenreaktion direkt N-Aminosulfonamide aufgebaut werden. Das dritte Verfahren, eine dual Nickel/Photoredox-katalysierte Kreuzkupplung von Sulfinsäuresalzen ermöglicht eine effiziente Darstellung von Arylsulfonen unter äußerst milden Bedingungen. Es ist hervorzuheben, dass die Entwicklung dieser Verfahren nicht absehbar war. Erst durch ein Fehlschlagen des ursprünglich geplanten Ansatzes und nach einer eingehenden Analyse der dabei erhaltenen experimentellen Befunde, konnten Radikal-basierter Reaktionsprozesse als erfolgsversprechende Alternative identifiziert werden. Dieser neue Ansatz hat jedoch in kurzer Zeit zu mehreren Durchbrüchen auf dem Gebiet der Schwefeldioxid-Fixierung geführt. Zusammenfassend können die Ergebnisse aus diesem Projekt als Grundlage für die Entwicklung neuer, nachhaltiger Verfahren für die Synthese von Sulfonen oder Sulfonsäureamiden unter Verwendung von Sonnenlicht als einziger Triebkraft dienen.

Publications

• "Visible-Light Photoredox-Catalyzed Aminosulfonylation of Diaryliodonium Salts with Sulfur Dioxide and Hydrazines“, Adv. Synth. Catal. 2017, 359, 1308-1319
  N.-W. Liu, S. Liang, G. Manolikakes
  
• "Radicals and Sulfur Dioxide: A Versatile Combination for the Construction of Sulfonyl-Containing Molecules“, Chem. Eur. J. 2018, 24, 11852-11863
  K. Hofman, N.-W. Liu, G. Manolikakes
  
• "Visible-light mediated 3-component synthesis of sulfonylated coumarins from sulfur dioxide“, Green Chemistry 2018, 20, 3059-3070
  Z. Chen, N.-W. Liu, M. Bolte, H. Ren, G. Manolikakes
  
• "Visible-Light Photoredox/Nickel Dual Catalysis for the Cross-Coupling of Sulfinic Acid Salts with Aryl Iodides“, Org. Lett. 2018, 20, 760-763
  N.-W. Liu, K. Hofman, A. Herbert, G. Manolikakes
  
• "Visible-Light-Induced 3-Component Synthesis of Sulfonylated Oxindoles by Fixation of Sulfur Dioxide“, Eur. J. Org. Chem. 2018, 5725-5734
  N.-W. Liu, Z. Chen, A. Herbert, H. Ren, G. Manolikakes
  
• “Electron diffraction tomography and X-ray powder diffraction on photoredox catalyst PDI”, CrystEngComm 2019, 21, 2571-2575
  A. Bodach, H. Zhao, N.-W. Liu, E- Alig, G. Manolikakes U. Kolb, L. Fink