Nachhaltige Wege zu bioaktiven Heterocyclen aus Holz

In den letzten Jahren wurden beträchtliche Fortschritte in der Entwicklung effizienter Depolymerisierungsverfahren von Lignin und lignocellulosehaltiger Biomasse zu definierten Plattformchemikalien erzielt. Die meisten Aufarbeitungsverfahren konzentrierten sich jedoch vorrangig auf die Aufwertung dieser Chemikalien zu geringwertigen Massenchemikalien, Kraftstoffen oder Polymermaterialien. Deutlich weniger Aufmerksamkeit wurde der Entwicklung effizienter katalytischer Methoden zur Gewinnung hochwertigerer Chemikalien gewidmet. Dies ist überraschend, da die inhärente höhere Funktionalität biomassebasierter Plattformchemikalien eine einzigartige Möglichkeit für die Entwicklung atomökonomischer Wege zur Gewinnung synthetisch anspruchsvoller Zielmoleküle bietet, beispielsweise pharmazeutisch aktiver Wirkstoffe (APIs), biologisch aktiver Moleküle oder bereits existierender Naturstoffe. Das vorrangige Ziel von WoodValue ist daher die Erforschung einer Vielzahl innovativer katalytischer Strategien mit Schwerpunkt auf der Herstellung pharmazeutisch relevanter Moleküle aus Lignin. In diesem Zusammenhang stellt die Produktion heterozyklischer Bausteine aus Lignin einen attraktiven Weg für die nachhaltige Produktion von Plattformchemikalien und Pharmazeutika dar und steigert so die Wirtschaftlichkeit von auf Lignocellulose basierender Bioraffinerien. Ist es nun möglich, eine geeignete Synergie zwischen milder Lignin-Depolymerisierung und atomökonomischen Funktionalisierungsmethoden zu finden, um maximale Syntheseeffizienz zu erreichen und gleichzeitig die Umweltbelastung zu minimieren, die typischerweise mit fossilbasierten Verfahren zur Gewinnung wertvoller und bioaktiver Heterozyklen verbunden ist? Die Beantwortung dieser Kernfrage steht im Mittelpunkt dieses Forschungsprojekts. Eine der zentralen Herausforderungen auf diesem Weg besteht in der Identifizierung geeigneter Strukturmotive unter Verwendung von Plattformchemikalien, deren Struktur von der ursprünglichen Struktur des Pflanzenmaterials bestimmt und anschließend durch die verwendeten Depolymerisierungsmethoden modifiziert wird. Die zweite zentrale Herausforderung ist die Entwicklung neuartiger katalytischer Methoden, sobald geeignete Zielmoleküle identifiziert sind. Dabei sind hohe Atomeffizienz, weniger gefährliche chemische Synthesewege sowie die Nutzung milder Reaktionsbedingungen und umweltfreundlicher chemischer Reagenzien bei der Valorisierung nachwachsender Rohstoffe gleichermaßen wichtig.