Eine systematische Untersuchung der Reaktivität und Enantioselektivität chiraler, quartärer Ammoniumionen für die asymmetrische Phasen-Transfer-Katalyse

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Die asymmetrische Phasen-Transfer-Katalyse (APTC) hat sich zu einer wichtigen Methode in der organischen Chemie entwickelt. Milde Reaktionsbedingungen, verbesserte Sicherheits- und Umweltaspekte sowie kostengünstige Reagenzien sind für industrielle Prozesse besonders attraktiv. Dennoch wurden bisher nur wenige systematische Unersuchungen bezüglich des Zusammenhangs zwischen Katalysatorstruktur und -selektivität sowie -reaktivität publiziert. Unter anderem liegt dies auch an den stark eingeschränkten Möglichkeiten erfolgreiche Katalysatoren, wie die modifizierten Cinchonaalkaloide, zu variieren.Aus diesem Grund ist das Ziel des vorliegenden Forschungsplans die Synthese eines stark modifizierbaren quartären Ammoniumion-Katalysators sowie die anschließende Untersuchung hinsichtlich seiner Selektivität und Reaktivität in APTC-Reaktionen. Der Schlüsselschritt der Synthese der chiralen Ammoniumionen basiert auf den im Labor von Prof. Denmark entwickelten Nitroalken-Zykloadditionen. Durch sukzessive Steigerung der Katalysatorkomplexität wird der Einfluss der einzelnen Substituenten studiert. Zur Evaluierung der Katalysatoren werden verschiedene Reaktionstypen, wie asymmetrische Epoxidierung, Alkylierung und Michael-Addition untersucht und computerunterstützte Berechnungen durchgeführt. Aus den Ergebnissen können quantitative Struktur-Selektivitätsbeziehungen (QSSR-Studien) ermittelt werden. Anschließend wird die Anwendbarkeit der APTC auf neue Reaktionstypen untersucht.Die in dieser Studie ermittelten Ergebnisse können wertvolle Beiträge zum Katalysatordesign und -verständnis für bereits bekannte als auch neue Reaktionstypen für die asymmetrische Phasen-Transfer-Katalyse liefern.