Unsere Forschung
Aktuelle Forschungsgebiete
Gegenstand unserer Forschung ist die Entwicklung neuer stereoselektiver Synthesemethoden mit chiralen Übergangsmetallkomplexen, Photokatalysatoren sowie elektrosynthetischer Methoden zur Darstellung hochfunktionalisierter Bausteine. Ein weiteres Arbeitsfeld beinhaltet die Darstellung neuer Materialien sowie die Beantwortung medizinalchemischer Fragestellungen in Zusammenhang mit neurodegenerativen Krankheiten wie Morbus Alzheimer.
1) Heterofunktionalisierung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen
Kationische Gold-Komplexe können Alkene oder Alkine gegenüber dem Angriff eines Nucleophils aktivieren und eignen sich daher als Katalysatoren für diese Funktionalisierungen. 1,4-Diine mit einem internen Nucleophil gehen dabei eine Desymmetrisierung unter Bildung einer chiralen, heterocyclischen Verbindung ein. Das spezifische Substitutionsmuster bestimmt hierbei die Regioselektivität:
In Gegenwart eines optisch aktiven Gegenanions werden unter geeigneten Bedingungen z.B. Pyrrolidine mit einem quaternären Stereozentrum enantioselektiv erhalten und können regioselektiv weiter funktionalisiert werden. Eine Anwendung dieser Methode ist die enantioselektive Totalsynthese von Indolalkaloid-Naturstoffen wie Mesembrin.
2) Stereoselektive Halogenierungen und Fluoroalkylierungen
Die Darstellung chiraler halogenierter Verbindungen ist von großem synthetischem Interesse, ist aber im Gegensatz zu den entsprechenden O- und N-Funktionalisierungen weit weniger gut etabliert. Insbesondere interessieren wir uns für Halogenierungen von einfachen Alkenen und Michael-Akzeptoren. So konnten wir eine stereoselektive Fluoroalkylierung von Crotonsäure-Derivaten entwickeln, die einen neuen Zugang zu hochfunktionalisierten Synthesebausteinen wie Butanoliden bzw. fluorierten Aminosäuren und Kohlenhydraten ermöglicht.
Mit Hilfe einfacher Phosphine oder Phosphite addieren Perfluoroiodalkane unter photokatalytischen Bedingungen an Alkene und Alkine. Blaues LED-Licht ist hierfür ausreichend. Die Aktivierung des Iodalkans erfolgt wahrscheinlich über eine Halogen-gebundenen Elektron-Donor-Akzeptor-Komplex. Für diese Transformation haben wir einen Photoreaktor entwickelt, dessen Bauteile leicht mit einem 3D-Drucker hergestellt werden können.
Photoreaktor
3) Photophysikalische Eigenschaften selektiv fluorierter Flavin-Derivate
Flavine spielen in biologischen Systemen eine wichtige Doppelrolle. Als Redox-Mediatoren dienen sie als zentraler Cofaktor für viele zentrale biochemische Transformationen. Darüber hinaus werden Flavine von der Natur sowohl für biolumineszente Systeme als auch für blaulichtabsorbierende Photorezeptoren eingesetzt. Eine Veränderung im Substitutionsmuster des Flavinkerns hat einen großen Einfluss auf ihre photophysikalischen Eigenschaften. Insbesondere Fluor ist in dieser Hinsicht aufgrund der hohen Elektronegativität und der geringen Größe interessant. Für die Synthese von regioselektiv fluorierten Flavinen werden neuartige Synthesemethoden für die Late-stage-Fluorierung entwickelt, die sowohl die Übergangsmetallkatalyse als auch Photokatalyse und Elektrosynthese einbeziehen.
4) Naturstoff-Derivate zur möglichen Therapie neurodegenerativer Erkrankungen
Grüner Tee ist bereits seit langem in der traditionellen chinesischen Medizin etabliert. Ein daraus isolierter Wirkstoff – epi-Gallocatechingallat (EGCG) – erwies sich vor einigen Jahren als vielversprechender Kandidat zur Behandlung von neurodegenerativen Krankheiten wie z.B. Morbus Parkinson. Nicht zuletzt aufgrund der demographischen Entwicklung in den Industrieländern nimmt die Bedeutung dieser Erkrankungen stetig zu. Um den spezifischen Wirkungsmechanismus besser zu verstehen und eine klinische Therapie möglich zu machen, stellen wir neue, synthetische EGCG-Derivate dar und untersuchen ihre Wirksamkeit sowie ihren Wirkungsmechanismus in Kooperation mit medizinisch und pharmakologisch ausgerichteten Arbeitsgruppen.