Neue Bausteine für die Synthese

Neuartige Transformation entdeckt, um den fünfgliedrigen aromatischen Heterozyklus „Furan“ herzustellen

11.01.2021 - Österreich

Furane gehören zur Klasse der fünfgliedrigen Heterozyklen und spielen im Alltag als Duft- und Wirkstoffe eine wichtige Rolle. Thomas Magauer, Professor am Institut für Organische Chemie, fand neue Wege, mit milden Reaktionsbedingungen die Synthese von sehr instabilen Produkten zu ermöglichen.

Basierend auf vorangegangen Forschungen entdeckten Thomas Magauer und sein Team eine neuartige Transformation, um den fünfgliedrigen aromatischen Heterozyklus „Furan“ herzustellen. Allgemein stellen fünfgliedrige Heterozyklen eine äußerst wichtige Verbindungsklasse dar, denn sie spielen in biologischen Prozessen eine entscheidende Rolle und sind als strukturelle Untereinheiten ein häufiger Bestandteil von Medikamenten. Modifizierte Furane sind auch in Lebensmittel präsent. Beim Kaffeerösten entsteht über die sogenannte Maillard-Reaktion die relativ einfache Verbindung Furan-2-carbonsäure, ein Furan mit nur einem Substituenten. „Hochsubstituierte Furane mit drei bis vier Substituenten neigen sehr leicht zu chemischen Abbaureaktionen und sind daher in der Natur mehr oder weniger Exoten“, erläutert Thomas Magauer.

Vielseitige Verbindung

Die Anwesenheit von Sauerstoff, Licht und Wasser begünstigt diese Abbaureaktionen und viele Naturstoffe zeigen daher nur mehr Relikte des ursprünglichen Furans. „In der soeben erschienenen Arbeit ist es uns gelungen, eine sehr milde Reaktionsführung zu entwickeln. Auf diese Art und Weise lassen sich auch sehr instabile Furane erzeugen und als Reinstoffe isolieren. Das bei der Reaktion gebildete Nebenprodukt ist ein Feststoff, welcher durch einfaches Filtrieren wiedergewonnen werden kann“, erläutert der Chemiker. Durch Anwendung verschiedenster Postmodifikationen konnte eine umfangreiche Bibliothek an neuartigen Bausteinen generiert und diese auch im Bereich der Naturstoffsynthese eingesetzt werden.

„Exemplarisch ist es uns gelungen, die einzigartigen Naturstoffe Pleurotin A und B zu synthetisieren. Beide Vertreter aus der Klasse der Sesquiterpene besitzen ein sehr seltenes, vollständig substituiertes Furan. „Bisherige Methoden erlaubten keinen Zugang zu diesem sehr anspruchsvollen Motiv“, so der Wissenschaftler, der verdeutlicht, „Gemeinsam mit Maren Podewitz vom Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie konnten wir auch den genauen Reaktionsmechanismus der Transformation aufklären. Dabei entdeckten wir eine sehr interessante und ungewöhnliche Umlagerung, welche bisher in der Literatur nicht dokumentiert wurde.“ Basierend darauf versuchen die Wissenschaftler nun die Transformation auf verwandte Heterozyklen zu erweitern. Unterstützt wurden die Arbeiten vom FWF-Projekt „Hochdruck in der Totalsynthese“, das noch bis Ende Juni 2022 läuft.