Der doppelt reaktive Katalysator unterscheidet zwischen verschiedenen Amiden
In der Publikation erläutert das Forschungsteam aus Chemnitz, dass es mit einem sogenannten "bifunktionellen Katalysator" möglich ist, zwischen strukturell sehr ähnlichen Untereinheiten von Molekülen, konkret zwei Amiden, zu unterscheiden. Der Begriff bifunktionell bedeutet, dass der Katalysator zwei reaktive Untereinheiten enthält, die zusammenarbeiten: Eine Einheit ist für die Erkennung des jeweiligen Amids verantwortlich, während die andere die eigentliche Reaktion – eine Reduktion – direkt am erkannten Amid durchführt. Dabei ist es entscheidend, dass sich die beiden Untereinheiten in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander befinden und im selben Molekül verbunden sind.Die Bedeutung dieser Arbeit wird zusätzlich dadurch hervorgehoben, dass bisher kein anderer Katalysator oder Reagenz in der Lage war, zwischen verschiedenen Amiden zu differenzieren. In diesem Zusammenhang identifizierten die Forscherinnen und Forscher der TU Chemnitz mehrere sogenannte "privilegierte Amide", die vom Katalysator bevorzugt angesteuert werden, selbst wenn andere Amide im gleichen Molekül vorhanden sind. Während diese "privilegierten Amide" schnell umgesetzt werden, zeigen die "nicht-privilegierten Amide" kaum oder nur sehr langsame Reaktionen. Diese entscheidende Erkenntnis stammt von dem Doktoranden Dimitrios-Ioannis Tzaras aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie.
Zusammenspiel zwischen Experiment und Theorie
Für ein erstes grundlegendes Verständnis waren neben den Experimenten auch quantenmechanische Berechnungen der Arbeitsgruppe von Prof. Breugst entscheidend. "Zur Aufklärung der Ursache der seltenen Ortsselektivität sind diese Berechnungen ein wichtiger Puzzlestein, ohne den hier wichtige Erkenntnisse fehlen würden", sagt Breugst zur gemeinsamen Arbeit.Anwendungspotential in der Wirkstoffforschung oder in der nachhaltigen Chemie
Amide sind wichtige Bausteine sowohl in Wirkstoffen als auch in Materialien. Deshalb liefert diese Arbeit wichtige Erkenntnisse für eine einfachere Herstellung komplexer biologisch aktiver Moleküle oder beispielsweise für eine hocheffizientes Plastikrecycling mit nachhaltigem Wasserstoff. "Insbesondere in dieser Richtung forschen wir künftig aktiv weiter", so Teichert.Den ganzen Artikel finden Sie unter:
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Quelle: Technische Universität Chemnitz (01/2025)
Publikation:
Dimitrios-Ioannis Tzaras, Mahadeb Gorai, Thomas Jacqueminm, Thiemo Arndt, Birte M. Zimmermann, Martin Breugst, Johannes F. Teichert. Site-Selective Copper(I)-Catalyzed Hydrogenation of Amides. Journal of the American Chemical Society. January 3, 2025. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.4c14174