Neue Konzepte für die Katalyse

X-ray Carbenkomplex

Unterschiedliche Forschungsthemen beziehen sich auf die Entwicklung neuer Katalyseprinzipien und konzeptionell neuartiger Ligandstrukturen.

Carben-Chemie. Die Darstellung „super-elektrophiler“ Carbenkomplexe durch Zersetzung von Diazoalkanen mit Hilfe (chiraler) Dirhodiumtetracarboxylat Komplexe ist seit Jahrzehnen ein probates Mittel der asymmetrischen Katalyse. Wegen ihrer extrem hohen Reaktivität hatten sich jedoch die reaktiven Zwischenstufen der experimentellen Charakterisierung fast vollständig entzogen. Unserer Gruppe gelang es erstmals, eine Reihe repräsentativer Rhodiumcarbene zu isolieren und kristallographisch sowie spektroskopisch vollständig zu charakterisieren.

Auf Basis dieser Daten lassen sich nicht nur viele Ergebnisse der Literatur rationalisieren, sondern auch neue Prinzipien für das Katalysatordesign formulieren. Hierzu zählt unter anderem die Entwicklung heteroleptischer sowie heterobimetallischer Komplexe für die enantioselektive Katalyse. Auch die Entwicklung einer neuartigen, rhodium-katalysierten Metathese von Azobenzol Derivaten sei an dieser Stelle genannt.

Metal Carbene Complexes
Contributions of the Fürstner Laboratory

Redoxkatalyse. Hierbei gilt unser Augenmerk dem Ersatz bewährter stöchiometrischer Methoden durch katalytische Prozesse. Besonderns erfolgreich war die Entwicklung der ersten Chrom-katalysierten Nozaki-Hiyama-Kishi (NHK) Reaktionen, die den Weg zur asymmetrischen Katalyse eröffneten und Anwendungen in der pharmazeutischen Industrie fanden. Auch die ersten Titan-katalysierten Carbonylkupplungen, sind zu nennen, die einen nützlichen Zugang zu Indolen und anderen aromatischen Heterocyclen eröffnet.

The First Nozaki-Hiyama-Kishi Reactions Catalytic in Cronium

Kreuzkupplungen. Vor einigen Jahren haben wir die „9-Methoxy-9-BBN“ Variante der Suzuki Reaktion in die Literatur eingeführt, ein besonders effektives Verfahren, das ohne externe Base auskommt. Im gleichen Zusammenhang wurde eine stark verbesserte Methode zur Durchführung von Stille-Migita Kupplungen vorgestellt, die sich auch auf hoch funktionalisierte und empfindliche Substrate anwenden lässt und sich in der Zwischenzeit großer Beliebtheit erfreut.

Improved Protocol For Stille Coupling Reactions

Koordinationschemie am Kohlenstoff. Kohlenstoff in organischen Verbindungen nutzt seine vier Valenzelektronen zur Ausbildung von vier kovalenten Bindungen. Bilden zwei Valenzelektronen ein Elektronenpaar, überschreitet man die Grenze zur Koordinationschemie bzw. den reaktiven Zwischenstufen. Daher mag es auf den ersten Blick paradox anmuten, dass stabile Verbindungen existieren, in denen der Kohlenstoff offenbar alle vier Valenzelektronen zu zwei Elektronenpaaren bündelt. Inspiriert von frühen Arbeiten und computerchemischen Studien untersuchen wir die Darstellung und Reaktivität solcher Substanzen, in denen Kohlenstoff als Zentralatom von Komplexen fungiert. Die Beschreibung gewisser organischer Verbindungen in der Terminologie der Koordinationschemie widerspricht der traditionellen Sichtweise.

Coordination Chemistry At Carbon

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