Neue katalytische Prozesse durch C-H und H-X Aktivierung

Dieses Forschungsprojekt hat die Untersuchung neuer katalytischer Prozesse unter Ausnützung von CH und HX Aktivierung zum Thema. Das Projekt dient hauptsächlich der Erforschung neuer chemischer Reaktionen, die durch Palladium katalysiert werden. Katalyse bedeutet, dass die Reaktion durch einen Katalysator ermöglicht wird, dieser aber während der Reaktion selbst nicht verbraucht wird. Das ist vorteilhaft, da Palladiumverbindungen in der Regel sehr teuer sind und weniger Chemieabfall anfällt. Neue chemische Reaktionen können neue Moleküle zugänglich machen oder die Herstellung bekannter Moleküle erleichtern und dadurch industrielle Prozesse ökonomischer und umweltfreundlicher gestalten. Deshalb ist diese Art der Grundlagenforschung unentbehrlich für chemische und pharmazeutische Industrie. Die Innovationen in diesem Projekt bauen auf Forschungsergebnisse von Professor Mark Lautens, in dessen Laboratorien dieses Forschungsprojekt durchgeführt wird. Ziel ist es, verlässliche und breit anwendbare Bedingungen für effiziente Halogen Transfers zwischen Molekülen zu finden und neue Untersuchungen zu CH Aktivierungen anzustellen. Die untersuchten Umsetzungen sind derzeit noch gänzlich unerforscht. Deshalb könnten diese neuartigen chemischen Reaktionen ein bedeutender Fortschritt für die Wissenschaft und, in weiterer Folge, für die Industrie sein. Die Reaktionen werden stufenweise entwickelt und geben nach und nach kompliziertere Zielstrukturen. Auf fortgeschrittener Stufe werden Ammonium Salze anstelle von gefährlichen Säuren verwendet, die in ihrer Handhabung praktikabler und vor allem deutlich sicherer, hinsichtlich Giftigkeit und Korrosivität, sind. Die methodologische Forschung wird abgeschlossen durch die Synthese des Naturstoffs Sinomacutin D, der aus Sinomenium acutum isoliert wurde. Diese Pflanze ist in Südchina und Japan heimisch und wird in der traditionellen Volksmedizin gegen rheumatische Arthritis, Gelenkschmerzen, Hautpilzerkrankungen und Lähmungen verwendet. Naturstoffisolierungen liefern in der Regel nur wenige Milligramm des begehrten Materials. Durch chemische Synthese sollte der Naturstoff in ausreichender Menge verfügbar sein, um weitere biologische Untersuchungen anstellen zu können. Die Synthese dieser faszinierenden Verbindung wird gleichzeitig die erste Anwendung der neu erarbeiteten Methoden. Die Synthese von Sinomacutin D, beinhaltet außerdem eine neuartige Abwandlung der Catellani Reaktion, die auch gesondert untersucht wird. Diese Reaktion beinhaltet eine CH Aktivierung. CH Bindungen sind sehr unreaktiv und nur durch solche Aktivierungen wird es möglich, Reaktionen durchzuführen, die unter normalen Bedingungen nicht möglich wären. Die gewonnenen Kenntnisse werden in österreichische medizinalchemische Projekte eingebracht und die entwickelten Methoden in Zusammenarbeit mit Forschern an österreichischen Bildungseinrichtungen weiterentwickelt. Dies gewährleistet österreichischen Forschern Zugang zu den im Ausland gewonnenen Kenntnissen und breiten Nutzen für die österreichische Gemeinschaft.

Dieses Forschungsprojekt hatte die Untersuchung neuer katalytischer Prozesse unter Ausnützung von C-H und H-X Aktivierung zum Thema. Das Projekt diente hauptsächlich der Erforschung neuer chemischer Reaktionen, die durch Palladium katalysiert werden. Katalyse bedeutet, dass die Reaktion durch einen Katalysator ermöglicht wird, dieser aber während der Reaktion selbst nicht verbraucht wird. Das ist vorteilhaft, da Palladiumverbindungen in der Regel sehr teuer sind und durch Katalyse weniger Chemieabfall anfällt. Neue chemische Reaktionen können neue Moleküle zugänglich machen oder die Herstellung bekannter Moleküle erleichtern und dadurch industrielle Prozesse ökonomischer und umweltfreundlicher gestalten. Deshalb ist diese Art der Grundlagenforschung unentbehrlich für chemische und pharmazeutische Industrie, die stets auf neue Innovationen angewiesen ist. Die Innovationen in diesem Projekt bauen auf bereits veröffentlichten Forschungsergebnissen auf und es bleibt abzuwarten, wie sie in weiterer Folge in der akademischen Forschung und in der Industrie aufgenommen werden. Die neuartigen chemischen Reaktionen könnten einen bedeutenden Fortschritt für die Wissenschaft und, in weiterer Folge, für die Industrie darstellen. Weiters wurden im Zuge des Projekts auch noch andere Forschungsgegenstände untersucht. So wurden beispielsweise neue mögliche Inhibitoren für Enzym hergestellt, dass bei Alzheimer Patienten mutiert ist und Metastasen bei Krebszellen begünstigt. Die hergestellten Verbindungen sollen für alle Forscher weltweit kostenlos zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus wurde bei einer Totalsynthese mitgearbeitet, die es zum Ziel hat, einen komplexen Naturstoff herzustellen. Die Synthese dieser faszinierenden Verbindung wird gleichzeitig die erste Anwendung der neu erarbeiteten Methoden. Zu guter Letzt wurde auch Expertise in ein Projekt getragen, in dem ein bekannter und zugelassener Wirkstoff so modifiziert wird, dass er seine Wirksamkeit behält, aber zusätzlich bei entsprechendem pH-Wert in eine kolloidale Form überführt werden kann. In dieser Form soll der Wirkstoff dann im Körper des Patienten transportiert werden, am Zielort soll der Wirkstoff dann wieder in eine nicht-kolloidale Form rücküberführt werden. Dies soll ausgelöst werden durch eine Änderung des pH-Werts, wenn der Wirkstoff an das gewünschte Ziel gelangt. Die gewonnenen Kenntnisse wurden während der Rückkehrphase in Österreich in methodologische Projekte eingebracht und die entwickelten Methoden in Zusammenarbeit mit Forschern an österreichischen Bildungseinrichtungen weiterentwickelt. Dies gewährleistete österreichischen Forschern Zugang zu den im Ausland gewonnenen Kenntnissen und breiten Nutzen für die österreichische Gemeinschaft.