Umpolung: eine Familie chemoselektiver Oxidationsreaktionen

Organische Synthese ist die Kunst, Kohlenstoffatome durch definierte Bindungsknüpfungen zu neuen Molekülen zusammenzuschließen. Üblicherweise werden bei solchen Reaktionen Fragmente verwendet, deren zu verknüpfende Kohlenstoffatome eine komplementäre Polarität aufweisen. Hierbei wird meist Gebrauch von der natürlichen Polarität der entsprechenden Moleküle gemacht, da unter diesen Umständen die mildesten und einfachsten Reaktionsbedingungen angewendet werden können. Beispielsweise ist eine KohlenstoffHalogen Bindung am Kohlenstoff positiv polarisiert, während ein Kohlenstoffatom in alpha-Position zu einer Carbonylgruppe als negativ polarisiertes Fragment angesehen werden kann diese Bausteine lassen sich demnach leicht verknüpfen, im Gegensatz zu zwei negativ polarisierten Atomen. Die Inversion dieser Polarität, umgangssprachlich Umpolung genannt, ist eine konzeptionelle Herausforderung, die sich nicht auf das akademische Umfeld beschränkt: die Umpolung von organischen Fragmenten ermöglicht potenziell neue Kombinationen verschiedener Bausteine und somit völlig neue Synthesewege. Es überrascht, dass Umpolungsreaktionen der alpha-Position von Carbonylen in der Literatur nur spärlich dokumentiert sind vor allem in Anbetracht der Tatsache, dass der natürlichen Polarität der Enolate und deren Äquivalente eine herausragende Rolle in der chemischen Synthese zukommt. Hierin stellen wir einen generellen und innovativen Ansatz vor, diese Lücke der chemischen Methodologie zu schließen. Unserer Strategie liegen milde, der organischen Chemie in dieser Art bislang unbekannte, oxidative Transformationen zugrunde. Anwendungen in der Synthese bioaktiver Substanzen, beispielsweise eines wirkungsstarken Histon-Deacetylase Hemmers dessen Syntheseaufwand durch unsere Umpolungsstrategie halbiert wird, werden zusätzlich präsentiert.

In diesem Projekt wurden neuartige Reaktivitätsprinzipien entwickelt, die darauf abzielen, das Konzept der "Umpolung" auf eine breite Familie von Transformationen auszudehnen, welche den Zugang zur alpha-Position zu einem Carbonylzentrum ermöglichen. Dies führte zu bemerkenswerten neuen Einblicken in die Chemie von Amiden, aber auch von Ketonen und anderen Carbonylderivaten. Die Ergebnisse dieses Projekts reichen von grundlegenden Entdeckungen auf dem Gebiet der Amidaktivierung bis hin zu bahnbrechender Chemie mit dem Potenzial, z.B. radioaktive Markierung, Biologie und Medizin zu beeinflussen.