Foto: Pyridin
3D-Darstellung Pyridin;
© gemeinfrei Wikipedia/Ben Mills

Metallorganische Verbindungen sind Bestandteil vieler Arzneimittel, Farbstoffe und Kunststoffe. Sie werden aus Heterozyklen wie etwa Pyridinen und Chinolinen hergestellt, die damit zu den wichtigen chemischen Synthesebausteinen gehören. Neuartige Substanzen und Medikamente können aber nur entwickelt werden, wenn Pyridine oder verwandte Substanzen mit spezifischen funktionellen Gruppen ausgestattet werden, was bislang nur schwierig möglich war.

Die Grundlage funktionalisierter Pyridine bildet eine neue Klasse sogenannter frustrierter Lewis-Paare, die sich aus einer starken Säure und einer starken Base zusammensetzen. Diese Paare sind hochreaktiv und führen zu einer beschleunigten Metallierung von Heterozyklen.

Metallorganische Verbindungen sind für viele Anwendungsfelder der Chemie von großer Bedeutung. Gebildet werden sie aus den ringförmigen organischen Heterozyklen, die damit wichtige Synthesebausteine in der Herstellung von Arzneimitteln, Farbstoffen und Kunststoffen sind. „Bislang verlief die Funktionalisierung von Pyridinen mit den Metallen Magnesium, Zink oder Aluminium aber wenig zufriedenstellend“, berichtet Professor Paul Knochel. „Bisherige, vergleichbare Metallierungsreaktionen sind sehr langsam und nur wenig effizient.“ Das könnte sich jetzt ändern, denn Knochel und sein Team haben eine neue Substanzgruppe entdeckt, die diese Reaktion deutlich beschleunigt – und einen wesentlich höheren Ertrag erzielt.

Bei den frustrierten Lewis-Paaren verhindern voluminöse Seitengruppen die ersehnte Bindung und eine reversible Spaltung des reaktiven Addukts wird ermöglicht. In ihrer neuen Untersuchung verwendeten die Forscher als Lewis-Säure das Bortrifluorid (BF3) und als Base ein Metall-Amid. Auf diese Weise konnten sie eine effiziente Metallierung des Pyridins erreichen: Bei Temperaturen von minus 40 Grad Celsius fand diese bereits innerhalb von zehn Minuten statt. „Dies weist auf eine erstaunliche Reaktivität des neuen frustrierten Lewis-Paares hin“, sagt Benjamin Haag, Ko-Autor der Studie. „Denn der chemischen Intuition folgend, würde man erwarten, dass das Paar überhaupt nicht reaktiv ist. Die neue Methode ist vor allem für Anwendungen in der Feinchemie, in den Materialwissenschaften und für die Herstellung neuer Arzneistoffe interessant.“


COMPAMED.de; Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität München