Photoredoxkatalytische Aktivierung von Schwefelhexafluorid für die Synthese pentafluorsulfanylierter organischer Verbindungen

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Achim Wagenknecht
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505932961

Der Einbau fluorierter Substituenten in organische Moleküle verändert deren physikalische, chemische, biologische und pharmazeutische Eigenschaften deutlich. Entsprechend spielen fluorierte Verbindungen eine wichtige Rolle in der pharmazeutischen Chemie, in der Agrochemie, in der Farbstoffchemie und in der Materialchemie für die Optoelektronik. Die Pentafluorsufanylgruppe ist unter den fluorierten Substituenten wahrscheinlich die unerforschteste, weswegen die Pentafluorsulfanylgruppe oft als „vergessene funktionelle Gruppe" bezeichnet wird. Pentafluorsulfanylierte Verbindungen sind vielversprechende Alternativen zu anderen fluorierten Verbindungen, weswegen die Pentafluorsulfanylgruppe nicht einfach eine teurere perfluorierte Gruppe darstellt. Bis heute ist die Erforschung und die Anwendung der Pentafluorsulfanylgruppe in organischen Verbindungen drastisch limitiert, weil sie synthetisch schwer zugänglich ist, was an der Toxizität und Verfügbarkeit der verfügbaren Pentafluorsulfanylierunsreagentien liegt. Schwefelhexafluorid bildet eine untoxische Altermative, ist aber chemisch völlig inert. Thermische Methoden können Schwefelhexafluorid effizient zerstören, können aber nicht einfach für Pentafluorsulfanylierungen angewendet werden. Das Hauptziel dieses Projektes ist es daher, Schwefelhexafluorid mithilfe der fortgeschrittenen Photoredoxkatalyse als Pentafluorsulfanylierungsreagenz zu verwenden, um wertvolle pentafluorsulfanylierte organische Verbindungen und Bausteine zu synthetisieren. In den ersten beiden Abschnitten planen wir, N-Phenylphenothiazine und N,N-Diphenylphenazine als einstellbare Organophotoredoxkatalysatoren weiterzuentwickeln und an der Pentafluorsulfanylierung von Styrolderivaten mit heterocyclischen Komponenten anzuwenden. Für eine breitere Anwendung des Pentafluorsulfanylsubstituenten in der medizinischen Chemie und in Materialien ist eine effiziente und untoxische Herstellung pentafluorsulfanylierter Aromaten entscheidend. Entsprechend planen wir, pentafluorsulfanylierte Aromaten aus organischen Borsäureestern und Trifluorboraten herzustellen, die photoredoxkatalytisch aktiviert werden und danach in kohlenstoffzentrierte Radikale umgewandelt werden. Außerdem wollen wir diese Chemie an Dehydroalaninderivaten anwenden, um pentafluorsulfanylierte Aminosäuren und Peptide zu synthetisieren. Der Einbau pentafluorsulfanylierter Aminosäuren ist wichtig für eine neuartige Klasse von Aminosäuren und Peptiden mit veränderten Eigenschaften und als Marker für die Fluor-NMR-Spektroskopie. Zusammen wird dieses Projekt die Substratbreite für die photoredoxkatalytische Pentafluorsulfanylierung auf ein Niveau bringen, dass diese Verbindungen in Zukunft in den im zweiten Satz genannten Chemiedisziplinen Anwendung finden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartner: Dr. David Rombach