Untersuchungen zur Anwendungsbreite der Cu-katalysierten Decarboxylierung von Carbonsäuren

Forschungsarbeit aus dem Jahr 2007 im Fachbereich Chemie - Organische Chemie, Note: 1,0, Technische Universität Kaiserslautern (Organische Chemie und Katalyse), Sprache: Deutsch, Abstract: Im Rahmen dieser Arbeit konnten effektive Methoden zur Isolierung von Decarboxylierungsprodukten erarbeitet werden, wodurch die bisherigen Probleme bei der präparativen Durchführung der Aufarbeitung gelöst wurden. Es wurde gezeigt, dass unter den als optimal gefundenen Bedingungen neben -aktivierten- Benzoesäurederivaten auch Carbonsäuren wie das p-Methoxyderivat 1p umgesetzt werden können. Die Verträglichkeit der Methode sowohl mit verschiedenen Substitutionsmustern als auch mit diversen funktionellen Gruppen konnte ebenso unter Beweis gestellt werden. Die dabei erhaltenen isolierten Ausbeuten stehen im Einklang mit den durch GC bestimmten Werten; Derivate wie 1i, 1o oder 1w konnten sogar beinahe quantitativ isoliert werden.
Es steht also nun eine Methode zur Verfügung, um aromatische Carbonsäuren mit allen wichtigen funktionellen Gruppen effektiv katalytisch zu decarboxylieren. Diese Methode könnte in der Wertschöpfungskette der Kohlechemie Anwendung finden. Der Einsatz eines solchen optimierten katalytischen Verfahrens in diesem Bereich ist durchaus eine Überlegung wert, da Folgeprodukte der Kohle nach Oxidation durch Salpetersäure oder Luftsauerstoff oft eine Vielzahl von aromatischen Carbonsäuren enthalten. Auch für die organische Synthese ist die gezielte und unkomplizierte Entfernung von Carboxylgruppen von Interesse, da diese oftmals am Ende einer Syntheseroute überbleiben.
Ein weiteres Ziel könnte es sein, die katalytische Decarboxylierung unter Verwendung eines chiralen Ligandensystems stereo- und regioselektiv einzusetzen. Als Substrate kämen hierbei Racemate und Diastereomerengemische optisch aktiver Carbonsäuren oder E/Z-Gemische von Carbonsäuren mit Doppelbindungen in Frage.
Einen Schritt weitergehend könnte man dann die optimierte Decarboxylierungsreaktion in solche Biarylsynthesen einbinden, die bisher nicht katalytisch möglich waren. Mit der beschriebenen Methode wäre die Umsetzung auch -nicht aktivierter- Carbonsäurederivate und damit deren Kupplung mit Arylhalogeniden zu attraktiven Produkten möglich.

Der Autor studierte Chemie an der TU Kaiserslautern und promovierte 2012 in Organischer Chemie. Er war Stipendiat der Stiftung der Deutschen Wirtschaft und absolvierte Forschungsaufenthalte an der University of Glasgow (UK) und bei mehreren Chemieunternehmen.
Dominik M. Ohlmann ist bei BASF tätig und hatte mehrere Stationen in der zentralen Forschung und im Marketing.