Chemie

Synthesemethode zur Herstellung fluorierter Piperidine

Chemiker der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster haben eine neue Synthesemethode zur Herstellung fluorierter Piperidine entwickelt.

Druckgefäß (Autoklav) zur Durchführung der Hydrierung fluorierter Pyridine. Die Reaktionen werden bei einem Wasserstoffdruck von 50 bar durchgeführt. © Frank Glorius/WWU

Bislang war das Zusammenführen von Fluoratomen und Piperidinen sehr aufwendig. Über eine neue, leicht durchführbare Synthesemethode zur Herstellung fluorierter Piperidine berichten Dr. Zackaria Nairoukh, Marco Wollenburg, Dr. Christoph Schlepphorst, Dr. Klaus Bergander und Prof. Dr. Frank Glorius von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“. Bereits 2017 veröffentlichten die münsterschen Chemiker eine Studie in der Fachzeitschrift „Science“, in der sie ein Verfahren präsentierten, mit dem fluorierte Molekülringe einfach und schnell hergestellt werden können. An diesen Durchbruch knüpfen die Chemiker nun mit ihrer neuen Studie an. „Bislang war es sehr schwierig, Piperidine und Fluormoleküle zu kombinieren, obwohl sie gemeinsam hervorragende chemische Eigenschaften besitzen, die beispielsweise bei der Herstellung von Wirkstoffen relevant sind. Wir haben jetzt eine einfache Synthese entwickelt und so diese beiden Bausteine kombiniert“, erklärt Prof. Dr. Frank Glorius vom Organisch-Chemischen Institut der WWU.

Das Verfahren, welches das Team um Frank Glorius entwickelt hat, läuft in zwei Schritten hintereinander – jedoch im selben Behälter – ab:  Als Startmoleküle dienen gut zugängliche fluorierte Pyridine. Diese aromatischen Verbindungen sind flach und besitzen eine besonders hohe Stabilität, was sie für viele chemische Abläufe „reaktionsträge“ macht. Im nun publizierten Verfahren wird im ersten Schritt die Aromatizität beseitigt („Dearomatisierung“). Dadurch gelingt in einem zweiten Schritt die gezielte Hydrierung an einer Seite des Ringsystems. Die so entstehenden fluorierten Piperidine sind jetzt im Unterschied zu den aromatischen Startmaterialien nicht mehr flach – was für die Bildung komplexer dreidimensionaler Strukturen hilfreich sein kann. Für beide Reaktionsschritte werden Katalysatoren eingesetzt.

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Die Ergebnisse könnten genutzt werden, um neuartige Bausteine für Pharma- und Agrowirkstoffforschung herzustellen, die zuvor nicht verfügbar waren. „Wir hoffen, dass diese Bausteine bald in großer Menge hergestellt werden“, betont Frank Glorius. Im Rahmen einer kürzlich gewährten Förderung des Europäischen Forschungsrats in Höhe von 2,5 Millionen Euro wollen die Chemiker der WWU der Hydrierung von Aromaten zu einer „Renaissance“ verhelfen und damit neuartige Moleküle effizient erzeugen. „Wir versuchen unter Hochdruck mehr über den Mechanismus der Katalyse zu verstehen, um bessere Katalysatoren zu entwickeln und das Potenzial dieser Reaktionen vollständig nutzen zu können.“

Die Studie wurde finanziert durch den Europäischen Forschungsrat (ERC Advanced Grant Agreement No. 788558), die Hans-Jensen-Minerva-Stiftung (Zackaria Nairoukh), sowie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des IRTG 2027 (Marco Wollenburg).

Originalpublikation:
www.nature.com/articles/s41557-018-0197-2

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