Neue frustrierte Lewis-Paar-katalysierte Additionsreaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Paradies
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258396946

Frustrierte Lewis-Paare (FLPs) zeichnen sich durch die Koexistenz einer Lewis-Säure und einer Lewis-Base in Lösung aus, wodurch die jeweiligen Reaktivitäten erhalten bleiben. Dies hat zur Entdeckung der metallfreien Wasserstoffaktvierung und später auch zur Aktvierung kleiner Moleküle wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder Stickoxiden geführt. Die metallfreie Hydrierung ist, aufgrund der breiten Anwendungsbereiche, momentan die am häufigsten untersuchte Reaktion. Ein großer Gewinn der FLP-Chemie liegt in ihrer Komplementarität zu übergangsmetallbasierten Methoden. Längst nicht alle Stoffklassen wie z. B. halogenierte Verbindungen oder Diazoniumsalze sind mit übergangsmetallkatalysierten Hydrierungen kompatibel. Für diese Stoffklassen kann die FLP-Chemie eine leistungsstarke Alternative für Forschung in Industrie und Hochschule bieten. Neben der metallfreien H-H-Spaltung müssen ebenfalls Aktivierungen weiterer Bindungen (C-H oder C-Si) erschlossen werden. Dadurch wird das Potential der metallfreien Aktivierung durch FLPs entscheidend erweitert. Das Projekt zielt auf diese beiden zentralen Punkte der FLP-Chemie. Zum einen soll (1) die FLP-katalysierte Hydrierung von übergangsmetallinkompatiblen Substraten wie halogenierten Verbindungen, Azoderivate oder Diazoniumsalzen etabliert werden. Diese Verbindungen werden aktuell sowohl im Labormaßstab als auch industriell durch Borhydride, Hydrazin oder Natriumsulfit reduziert. Diese Methoden sind mit der Produktion von stöchiometrischen Mengen von Abfall behaftet, so dass die FLP-Chemie unter Verwendung von molekularem Wasserstoff nicht nur ökologische, sondern auch sicherheitstechnische Vorteile bietet. Zum anderen soll (2) die FLP-Chemie für den Transfer von X-Y-Fragmenten, wie z. B. C-H-, N-H- und C-Si-Bindungen, auf ungesättigte Verbindungen weiterentwickelt werden. In Analogie zu dem H-H-Transfer ergeben sich weitreichende Chancen wie z. B. die Hydroaminierung, Hydrotrifluormethylierung oder die Silylcyanierung von Olefinen. Der Schlüssel zu diesen anspruchsvollen Transformationen ist die simultane Modifizierung elektronischer und sterischer Eigenschaften der Lewis-Paare. Die Anpassung beider Charakteristika erlaubt die Abstimmung der Lewis-Säure-Eigenschaften auf die jeweilige Reaktion. Diese Weiterentwicklungen erschließen nicht nur zu einem neuen Reaktivitätsraum, sondern führen auch zu Toleranz der Lewis-Säure gegenüber funktionellen Gruppen. Dadurch wird die Verträglichkeit gegenüber Luft und Feuchtigkeit stark verbessert und liefert somit leistungsfähige Synthesemethoden für die gesamte Organische Chemie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen