Asymmetrische Organokatalyse

Die letzten Jahre waren geprägt von spektakulären Entwicklungen neuer katalytischer Methoden unter Einsatz metallfreier organischer Verbindungen. In vielen Fällen verhelfen diese zu extrem hohen Enantioselektivtäten. Die präparativen Vorteile sind beachtlich: Meist können die Reaktionen an der Luft und mit nicht getrockneten Lösungsmitteln durchgeführt werden. Die Katalysatoren sind preiswert und häufig wesentlich stabiler als Enzyme oder andere bioorganische Katalysatoren. Daneben können diese niedermolekularen organischen Verbindungen leichter als metallorganische oder bioorganische Analoga an einer festen Phase verankert und somit wiederverwendet werden. Sie sind viel versprechende Reagentien für das Hochdurchsatz‐Screening und industrielle Prozesse. Wir werden uns auf vier Gebiete konzentrieren, in denen die Organokatalyse zu wesentlichen Fortschritten geführt hat: 1) Die Aktivierung von Reaktionen aufgrund der nucleophilen/elektrophilen Eigenschaften der Katalysatoren. Dieser Katalysetyp hat viele Gemeinsamkeiten mit der konventionellen Lewis‐Säure/Base‐Aktivierung bei Verwendung von Metallkomplexen. 2) Umwandlungen, bei denen der organische Katalysator eine reaktive Zwischenstufe bildet: Der chirale Katalysator wird in der Reaktion verbraucht und muss in einem parallelen Katalysecyclus regeneriert werden. 3) Phasentransferreaktionen: Der chirale Katalysator bildet einen Wirt‐Gast‐Komplex mit dem Substrat und pendelt zwischen dem organischen Standardlösungsmittel und einer zweiten Phase (z. B. einem Feststoff, einer wässrigen oder einer fluorigen Phase), in der die organische Reaktion stattfindet. 4) Asymmetrische Umwandlungen, die beschleunigt in einer molekularen Cavität ablaufen: Der Katalysator kann dabei zwischen Substraten unterscheiden, die um die Bindungsstelle in Abhängigkeit von Kriterien wie Größe und Struktur konkurrieren. Die Erhöhung der Geschwindigkeit einer gegebenen Reaktion ist ähnlich groß wie bei der Aktivierung durch eine Lewis‐Säure/Base und ist die Folge der konzertierten Einflüsse verschiedener polarer Gruppen. Die Katalyse durch organische Verbindungen konkurriert nicht mit bestehenden Methoden, sondern stellt eine Ergänzung dar. Sie ist konzeptionell neuartig, öffnet einen neuen Horizont in der Synthese und bereichert diese.