Funktionalisierte Polymere - zukunftsträchtige Werkzeuge für die Chemie in Lösung und die automatisierte Parallelsynthese

Abstract

Der Bedarf der pharmazeutischen und agrochemischen Forschung an Substanzbibliotheken hat eine verstärkte Suche der Industrie nach neuen Technologien, die die Automatisierung von Syntheseprozessen erlauben, zur Folge. Seit den Pionierarbeiten von Merrifield spielen polymere Trägermaterialien eine Schlüsselrolle in diesem Gebiet, doch werden jetzt immer häufiger Polymer‐unterstützte Synthesen in Lösung unter Nutzung von funktionalisierten Polymeren als Träger für Reagentien oder Katalysatoren untersucht. Die Polymer‐unterstützte Synthese in Lösung bietet gegenüber der konventionellen Lösungschemie vielerlei Vorteile, z. B. die leichte Abtrennbarkeit der Polymer‐gebundenen Spezies vom Reaktionsgemisch durch Filtration oder Waschen sowie die Möglichkeit, das Reagens im Überschuss einzusetzen, um einen vollständigen Umsatz ohne Probleme bei der Aufarbeitung zu erzielen. Außerdem lassen sich mit diesem Konzept auf sehr einfache Weise Durchflussreaktoren betreiben. Verschiedene Strategien zum stöchiometrischen Einsatz von funktionalisierten Polymeren wurden entwickelt. Neben Reagentien, die kovalent oder ionisch an den polymeren Träger gebunden sind und in Anwesenheit eines geeigneten Substrats in Lösung gehen, spielen Abfangreagentien (scavenger) eine zunehmend größere Rolle bei der Reinigung von Reaktionsmischungen. Das Konzept funktionalisierter Polymere für die Synthese in Lösung erweist sich als nützlich für die automatisierte Parallelsynthese und in der Durchführung von mehrstufigen Synthesesequenzen. Bisher konnten Bibliotheken mit bis zu 88 Verbindungen durch den Einsatz mehrerer, sukzessiv verwendeter Polymer‐gebundener Reagentien erzeugt werden. Weiterhin wurden erstmals komplexe Naturstoffe wie die Alkaloide (±)‐Oxomaritidin und (±)‐Epimaritidin durch eine Reihe von fünf und sechs aufeinander folgenden, durch Polymer‐verankerte Reagentien vermittelten Reaktionen synthetisiert. Noch bemerkenswerter erscheint die Herstellung des potenten Analgetikums (±)‐Epibatidin, bei der zehn von zwölf linearen Stufen durch funktionalisierte Polymere realisiert wurden. Diese Entwicklungen zeigen die große Zukunft der Polymer‐unterstützten Synthese in Lösung auf.

Michael Reactions and Conjugate Additions

“…To take advantage of both concepts, the immobilization of low-molecular-mass catalysts by binding them to a solid polymeric support has gained significantly in importance [14]. Again, Wynberg was the first who used polymer-bound cinchona alkaloid catalysts in Michael reactions: quinine and its derivatives were immobilized by ether and ester linkages of the secondary alcohol or a quinoline alkoxy group to styrenedivinylbenzene copolymers.…”

Synthesis of Trisubstituted Ureas by a Multistep Sequence Utilizing Recyclable Magnetic Reagents and Scavengers

“…Solid-phase organic synthesis (SPOS) [2] revolutionized the synthesis of polypeptides and polynucleotides by the adaptation of established solution-phase reactions to the solid phase. Driven by the demand of the pharmaceutical industry for high-speed parallel synthesis, an alternative solution-phase technique utilizing reagents, [3,4] catalysts [5] and scavengers [6] supported on functional polymers evolved recently. In contrast to SPOS, this complementary approach is considerably simpler, since it dispenses with the need for linker chemistry and spares two additional steps for attaching the starting material to the resin and cleaving the product from the solid support.…”

“…In contrast to SPOS, this complementary approach is considerably simpler, since it dispenses with the need for linker chemistry and spares two additional steps for attaching the starting material to the resin and cleaving the product from the solid support. [4] Workup consists of simple filtration and evaporation of the solvents, leads generally to very clean products in high yield and avoids complex and expensive purification steps that also might generate additional waste. [4] Workup consists of simple filtration and evaporation of the solvents, leads generally to very clean products in high yield and avoids complex and expensive purification steps that also might generate additional waste.…”

“…[7] Additional advantages are the facile monitoring of reaction progress by standard analytical techniques like TLC and potential reuse of the catalysts and regeneration of the reagents supported on the polymer resins. [4] Workup consists of simple filtration and evaporation of the solvents, leads generally to very clean products in high yield and avoids complex and expensive purification steps that also might generate additional waste.…”

Regioselectively Functionalized Pyridines from Sustainable Resources

“…[1] For instance, many herbicides and fungicides as well as many thousands of drugs contain the pyridine motif. [3,4] Considering the importance of the pyridine moiety and the required substitution of petroleum/coal-based chemistry, a pyridine synthesis from renewable resources would be an attractive goal. [3,4] Considering the importance of the pyridine moiety and the required substitution of petroleum/coal-based chemistry, a pyridine synthesis from renewable resources would be an attractive goal.…”