Iod(III)-basierte Halogenbrückendonoren für Erkennung und Organokatalyse in Lösung

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Huber
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556199713

Halogenbrücken (XB) haben im letzten Jahrzehnt einige Anwendungen in der molekularen Erkennung sowie in der Organokatalyse gefunden. Speziell die Klasse der Iod(III)-basierten XB-Donoren, meist zyklische Diaryliodonium-Salze, erwies sich durch ihre besonderen Eigenschaften in beiden Bereichen als sehr vielversprechend: In der Organokatalyse zeigten sich sehr hohe Aktivitäten im Vergleich zu Iod(I)-basierten Analoga und in der Erkennung konnten sie durch ihre zwei orthogonalen Bindungsstellen zur biaxialen Erkennung, also der selektiven Bindung von geometrisch passenden Molekülen mit zwei Lewis-basischen Zentren, genutzt werden. Im vorliegenden Projekt sollen diese Anwendungen weiterentwickelt und besonders auch auf asymmetrische Prozesse ausgeweitet werden. Im ersten Teilprojekt soll zunächst die biaxiale Erkennung durch die Erschließung neuer Bindungspartner, der Dicarbonyl-substituierten Allene, erweitert werden. Diese intrinsisch chiralen Verbindungen sind besonders dafür geeignet, mit neuen chiralen monodentaten Iod(III)-basierten XB-Donoren chirale Erkennung einzugehen. Des Weiteren soll dieser Themenbereich mit der Organokatalyse verbunden werden, wobei diese Substrate durch die starke biaxiale Koordination für chemische Umsetzungen aktiviert werden. In geeigneten Reaktionen soll diese Katalyse auch asymmetrisch durchgeführt werden. Im zweiten Teilprojekt soll die Synthese und Anwendung neuer chiraler und bidentater Iod(III)-basierter XB-Donoren erforscht werden. Um eine definierte räumliche Katalysatorstruktur zu ermöglichen, soll hierbei die chirale Information im Katalysator über anellierte Ringe in ihrer Konformation fixiert sein. Wegen des synthetischen Anspruchs sollen die Synthesemethoden zunächst an Testsystemen erprobt werden: Hierbei sollen zunächst achirale Derivate der dikationischen bidentaten Zielstruktur erschlossen werden. Parallel sollen Methoden zur chiralen Modifikation des Grundgerüsts entwickelt werden. Anschließend folgt die Synthese der chiralen Katalysatoren, welche dann an bekannten Testreaktionen der (asymmetrischen) XB-Katalyse untersucht werden. Auf Basis der Ergebnisse soll die Struktur weiter optimiert und diese Katalysatoren dann perspektivisch in Reaktionen, die bisher nicht durch Halogenbrücken aktiviert wurden, eingesetzt werden. Die gezielte Nutzung der besonderen Vorteile von Iod(III)-basierten XB-Donoren gegenüber den klassischen Iod(I)-Systemen in der asymmetrischen Katalyse und der chiralen Erkennung soll einen wichtigen Beitrag dazu leisten, diese nicht-kovalente Wechselwirkung in diesen Gebieten viel stärker zu etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen