Chirale Ammonium Salze treffen auf Übergangsmetalkatalyse

Der effiziente und stereoselektive Aufbau komplexer molekularer Strukturen ist eines der wichtigsten Ziele der (organischen) Chemie und der Einsatz sogenannter Organokatalysatoren (organische Moleküle als Katalysatoren) hat sich als vielversprechend in einer Vielzahl unterschiedlichster komplexer Anwendungen erwiesen. Die Verwendung von nicht-kovalenten Katalysestrategien hat sich hierbei als eine der effizientesten, von der Natur inspirierten Methoden etabliert, welche grundsätzlich unter sehr milden, schonenden und umweltfreundlichen Bedingungen abläuft. Vor allem der Einsatz chiraler kationischer Katalysatoren (z.B. chirale Ammoniumsalz Phasentransferkatalysatoren (PTCs)) nimmt eine Sonderrolle ein, da diese Katalysatoren heutzutage die einzige generell einsetzbare Katalysatorklasse für die Aktivierung und stereoselektive Kontrolle von anionischen oder lediglich Lewis basischen neutralen Einsatzstoffen darstellt. Betrachtet man das außergewöhnliche Potential dieser Katalysatoren für Anwendungen bei denen andere Klassen klar versagen ist es offensichtlich dass sie ein hohes Potential für weitere weitaus komplexere Anwendungen besitzen. Daher sollte es möglich sein mit dieser Strategie einige der seit langem bestehenden Syntheseprobleme effektiv in den Griff zu bekommen und Reaktionen durchzuführen die auf andere Art nicht möglich sind. Obwohl die Kombination unterschiedlicher Katalyseprinzipien eine leistungsstarke Strategie zur Ermöglichung komplexer Reaktionen ist, gab es bisher überraschenderweise lediglich einige wenige Berichte über die erfolgreiche synergistische Kombination von chiralen Ammoniumsalz-Katalysatoren mit alternativen Katalysatorklassen (wodurch sich der Anwendungsbereich signifikant erweitern lassen würde). Es ist daher das Hauptziel dieses Projektes eine systematische Machbarkeitsstudie über die synergistische Kombination von chiralen Phasentransferkatalysatoren mit ergänzenden Übergangsmetallkatalysatoren zu machen. Dieser Ansatz erscheint insofern sehr vielversprechend als chirale PTCs einerseits ein einzigartiges Potential für die Aktivierung und stereoselektive Kontrolle von verschiedensten Nukleophilen besitzen, während andererseits Übergangsmetallkatalysatoren hohes Potential für die Aktivierung von verschiedensten Elektrophilen besitzen. Daher würde es die erfolgreiche Kombination dieser beiden einzigarten Katalyseprinzipien ermöglichen eine Vielzahl von bisher nur schwerdurchführbaren Reaktionen zu kontrollieren und chirale Produkte zu erhalten die auf herkömmliche Art und Weise nur schwer zugänglich sind. Die erfolgreiche Implementierung der hiermit angestrebten Strategien würde daher neuartige hocheffiziente Methoden für die Synthese von wichtigen komplexen Molekülen bereitstellen und die Anwendbarkeit dieser einzigartigen Methoden signifikant erweitern.

Der effiziente und stereoselektive Aufbau komplexer molekularer Strukturen ist eines der wichtigsten Ziele der (organischen) Chemie und der Einsatz sogenannter Organokatalysatoren (organische Moleküle als Katalysatoren) hat sich als vielversprechend in einer Vielzahl unterschiedlichster komplexer Anwendungen erwiesen. Die Verwendung von nicht-kovalenten Katalysestrategien hat sich hierbei als eine der effizientesten, von der Natur inspirierten Methoden etabliert, welche grundsätzlich unter sehr milden, schonenden und umweltfreundlichen Bedingungen abläuft. Vor allem der Einsatz chiraler kationischer Katalysatoren (v.a. Ammoniumsalze) nimmt eine Sonderrolle in der modernen asymmetrischen Katalyse ein. Überraschenderweise gibt es bisher nur einige wenige Berichte über die erfolgreiche synergistische Kombination von chiralen Kationen-Katalysatoren mit alternativen Katalysatorklassen (wodurch sich der Anwendungsbereich signifikant erweitern lassen würde). Es war daher das Hauptziel dieses Projektes eine Machbarkeitsstudie von bisher nicht berichteten synergistischen Kombinationn von chiralen Ammoniumsalzen mit ergänzenden alternativen Aktivierungsprinzipien zu erstellen. Im Zuge dieser Untersuchungen stellten wir fest dass die Verwendung von Ammoniumsalzkatalysatoren für Reaktionen mit Hypervalenten Iodreagenzien prinzipiell möglich ist, jedoch die erreichten Enantioselektivitäten in den hierbei untersuchten Reaktionen sehr gering sind (auch in Kombination mit chiralen Übergangsmetallkatalysatoren). Es gelang uns jedoch das erste moderat enantioselektive Verfahren für die asymmetrische ?-Cyanierung von Ketoestern zu entwickeln wodurch eine Klasse von hochfunktionalisierten Zielverbindungen erhältlich wird welche bisher nur in racemischer Form zugänglich war. Basierend auf diesen Ergebnissen sollte die Entwicklung einer zukünftigen hochselektiven und leistungsstarken Variante möglich sein.