Chemiker der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben ein bahnbrechendes Verfahren entwickelt, das die Herstellung bioaktiver zyklischer Aminverbindungen ohne externe Enzym- oder Metallkatalysatoren ermöglicht, wie das renommierte Wissenschaftsmagazin „Angewandte Chemie“ berichtet. Durch den Einsatz eines in situ gebildeten Organoautokatalysators sei eine hocheffiziente Synthese unter milden Bedingungen gelungen, heißt es in der Veröffentlichung.

Zyklische Amine, ringförmige Moleküle aus Stickstoff- und Kohlenstoffatomen, gewinnen in der Medizin und Biochemie zunehmend an Bedeutung, insbesondere Dihydropyridin, ein sechsgliedriger Ring mit fünf Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom. Diese Verbindung finde als Blutdrucksenker Anwendung und zeige aufgrund einstellbarer Fluoreszenz Potenzial für photoelektronische Materialien. Durch die gezielte Anbindung verschiedener Moleküleinheiten an das Stickstoffatom ließen sich die biologischen Eigenschaften von Dihydropyridinen präzise steuern, erklärten die Forschenden.

Bisherige Synthesemethoden für zyklische Amine, insbesondere Transaminierungsreaktionen zur Variation der Substituenten am Stickstoff, erforderten komplexe Enzymkatalysatoren oder teure, oft toxische Metalle. Diese Reaktionen liefen meist unter extremen Bedingungen ab, was die Synthese aufwendig, kostspielig und umweltbelastend mache. Insbesondere in der Arzneimittelherstellung führten toxische Abfälle zu Problemen, hieß es.

Die FAU-Forschenden hätten diese Hürden mit einem neuartigen Ansatz überwunden, der vollständig auf externe Katalysatoren verzichte. Sie setzten auf Pyrrolidiniumsalz, ein während der Synthese gebildetes Ammoniumsalz, das als organischer Autokatalysator die Reaktion beschleunige. Die Reaktion verlaufe in einem dominoartigen Prozess bei Raumtemperatur und erziele Ausbeuten von bis zu 95 Prozent. Dieses Verfahren eröffne neue Wege in der Chemie von Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen, betonten die Wissenschaftler.

Das organoautokatalytische System markiere einen bedeutenden Fortschritt in Richtung grüner Chemie. Es biete eine nachhaltige Strategie für den Zugang zu komplexen stickstoffhaltigen bioaktiven Molekülen und Arzneimitteln, ohne Enzyme, Metalle oder aggressive Reagenzien. Die Erkenntnisse trügen zum Verständnis der Substitution in Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen bei und legten den Grundstein für die Entwicklung umweltfreundlicher Synthesemethoden der nächsten Generation, hieß es abschließend.

Original Paper:

Development of an Organoautocatalyzed Double σ‐Bond C(sp2)‐N Transamination Metathesis Reaction – Klein – Angewandte Chemie International Edition – Wiley Online Library

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_{Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR}

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