FWF - CAT - Asymmetrische Diels Alder Reaktion: Wege zum idealen Katalysator

Die enatioselektive homogene Katalyse stellt ein breites interdisziplinäres Forschungsfeld dar, welches von der biomolekularen, organischen, anorganischen und physikalischen Chemie bis hin zu rechnergestützten Methodik reicht. Das Gebiet der Übergangsmetallkatalyse bildet hier ein besonders attraktiven Zugang zu enantiomerenreinen Stoffen, die sehr oft bioaktiv sind und Relevanz für pharmakologische Anwendungen aufweisen. Obwohl der Fortschritt auf diesem aktuellen Gebiet der Molekularwissenschaft innerhalb der letzten Jahre immens ausgefallen ist, ist es noch ein langer Weg zur systematischen Entwicklung und Optimierung katalytisch aktiver Systeme. In der von uns vorgeschlagenen Forschungsarbeit schlagen wir, basierend auf bereits von unserer Gruppe erhaltenen experimentellen Grundlagen (exp. Beobachtungen und EPR Daten), den Einsatz von modernen, fortgeschrittenen, dem heutigen Stand der Forschung entsprechenden theoretischen Methoden vor. Hiermit soll ein detaillierter und systematischer Einblick in die wesentlichen Charakteristika der Übergangsmetallkatalyse gewonnen werden. Wir beantragen hier ein rechnergestütztes Forschungsprojekt, welches auf die Untersuchungen spezifischer Veränderungen der Ligandensphäre um ein Cu(II) Zentralatom während des Ablaufs von Stereoselektiven Diels-Alder Reaktionen zielt. Das Ziel ist es, eine grundlegend verbesserte Kenntnis zu gewinnen über fundamentale Aspekte von stereoselektiven Diels-Alder Reaktionen, die mittels Cu(II) Komplexen mit C2 symmetrischen Liganden katalysiert werden. Dies soll mit Hilfe von theoretischen Prozeduren geschehen, welche zu einer Voraussage über Katalysesysteme mit hoher Selektivität und Effizienz führen. Basierend auf bereits vorhandenen spektroskopischen Daten und mittels der Analyse des Einflusses von Metallzentren, Liganden, Lösungsmittelmolekülen und Gegenionen wollen wir wesentliche Faktoren für den effizienten Verlauf einer katalysierten Reaktion etablieren und damit zur Vorhersage und der Entwicklung von optimaler katalytischer Systeme beitragen. Die wesentlichen Fragestellungen des Projekts lauten: Einfluss des Gegenions auf die Struktur und Reaktivität verschiedener Cu(II) Komplexe mit bis(oxazolin) and bis(sulfoximin) basierten Liganden. Einfluss von Lösungsmittelmolekülen auf bis(oxazolin) and bis(sulfoximin) basierte Cu(II) Komplexe Einfluss verschiedener Substituenten in den bis(oxazolin) and bis(sulfoximin) Liganden auf die Stereoselektivität Die Arbeiten werden durchgeführt in Kooperation mit den Forschungsgruppen von Prof. Martin Kaupp (Technische Universität, Berlin), Prof. Frank Neese (Universität Bonn) und Prof. Sason Shaik (Hebrew University of Jerusalem, Israel).