Projektbeschreibung
Fortschritte in der Chiralchemie mit nachhaltigen Katalysatoren aus reichlich auf der Erde vorhandenen Metallen
Ähnlich wie ein Handschuh nur auf eine Hand passt, sind Moleküle in einer Symmetrie angeordnet, die ihr Verhalten und ihre Wechselwirkungen steuert. Wird die Symmetrie von Molekülen umgekehrt, so kann dies zum Unterschied zwischen wirksamen und unwirksamen Wirkstoffen, Agrochemikalien, Aromen und Duftstoffen führen. Chirale Übergangsmetallkomplexe, die typischerweise durch Kombination von Metallsalzen oder metallorganischen Vorläufern mit chiralen Liganden synthetisiert werden, sind eine wichtige Katalysatorenklasse, die bei der asymmetrischen Katalyse zum Einsatz kommt. Das EU-finanzierte Projekt EARTHCAM plant die Entwicklung reaktiver Chiral-at-Metal-Katalysatoren auf der Basis von reichlich auf der Erde vorhandenen Metallen. Die Forschungsgruppe wird eine neu entwickelte Methode weiter ausbauen, bei der in ihrer Chiralität beeinflusste Metallkatalysatoren verwendet werden, deren Metallzentrum sowohl als stereogenes als auch als reaktives Zentrum der Katalyse dient.
Ziel
Asymmetric catalysis relies on the design of chiral catalysts and is dedicated to the economical generation of non-racemic chiral compounds, which are building blocks for the production of drugs, agricultural chemicals, flavors, fragrances, and materials. Chiral transition metal complexes constitute an important class of chiral catalysts and are typically synthesized by combining metal salts or organometallic precursors with chiral ligands. A neglected approach follows a different direction and exploits the generation of metal-centered chirality in the course of the assembly of achiral ligands around a central metal. Our group has pioneered the general use of such chiral-at-metal catalysts from noble metals, with the metal center both serving as the exclusive stereogenic center and at the same time acting as the reactive center for catalysis. The design of reactive chiral-at-metal catalysts based on earth-abundant metals, which have economical and environmental benefits, is the focus of this proposal. The design strategy appeals for its combination of sustainability (earth-abundant metals) and simplicity (achiral ligands). Furthermore, without the requirement for chiral motifs in the ligand sphere, untapped opportunities emerge for the design of chiral 3d metal complexes with distinct electronic properties and unique architectures. This unexplored chemical space for chiral catalysts will be applied to the challenging enantioselective functionalization of C(sp3)-H bonds with inexpensive and sustainable 3d metal catalysts.
The implementation of chiral-at-metal catalysts from earth-abundant metals will rely on taming the high lability of coordinative bonds of 3d metals to warrant a satisfactory configuration stability. This will be addressed by exploiting the chelate effect of tailored multidentate ligands in combination with strong-field ligands and attractive weak interactions between coordinated ligands.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
35037 Marburg
Deutschland