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Microwaves in Organic and Medicinal Chemistry

Beschreibung

A handy guide for organic and medicinal chemists focusing on common reaction types in medicinal chemistry, including solid-phase and combinatorial methods. Microwave theory, latest developments in instrumentation and a variety of examples from the recent literature are included.

Besprechung

Mikrowellen-Synthese hat sich innert kürzester Zeit zu einem ernst genommenen Werkzeug entwickelt. Die kurzen Reaktionszeiten und die besseren Ausbeuten machen diese Reaktionsführung für die Industrie und insbesondere für Wirkstoffentwicklung interessant. Da sich einige Hersteller für professionelle Geräte eingefunden haben, und die Technik enorm weiterentwickelt wurde (z.B. von multi-mode zu single-mode, und vor allem Syntheseroboter), ist sogar mit einem steigenden Interesse zu rechnen.

Oliver Kappe hat sich früh mit kombinatorischer Chemie und schliesslich mit Microwave Assisted Organic Synthesis (MAOS) auseinandergesetzt. Gute Kontakte zur Industrie und zu den Herstellern der besprochenen Geräte machen den Autor zu einem Vermittler, der die Bedürfnisse der Industrie kennt und schon Geräte aller Hersteller getestet hat. Insofern ist die Vorstellung der aktuellen Geräte auf dem neuesten Stand der Technik und kann durchaus bei der Kaufentscheidung helfen.

Die Vorteile von Mikrowellen-Synthese gegenüber konventioneller Reaktionsführung im Ölbad werden kurz erklärt, der Fokus liegt hier auf dem Einsatz von professionellem, überdruck-tauglichen Equipment. Thermale Effekte und insbesondere die Homogenität der Wärmeentwicklung, sowie Superheating (Überhitzung gängiger Lösungsmittel) sind einige der Gründe, dass Reaktionen um mehrere Faktoren beschleunigt werden und auch unter geringer Nebenprodukt-Bildung ablaufen. Spezielle Mikrowellen-Effekte sind in den seltensten Fälle zu beobachten. Gegenüber früherer Bücher zum Thema herrscht hier also ein Zweck-Pragmatismus vor: eine Philosophierung über die Natur der Mikrowellen-Beschleunigung hat sich erübrigt. Die Fakten zu Lösungsmitteln, Temperaturmessung und Gefahrenquellen sind dafür so fokussiert, dass ein Einsteiger schnell alles Wissenswerte und einige überzeugende Argumente für den Einsatz von MAOS vorfindet.

Die Vielzahl an Beispielen aus aktuellen Literaturstellen sind von grossem Interesse. Hier wird zwischen "General Organic Synthesis" und "Combinatorial Chemistry and High-Troughput Organic Synthesis" unterschieden. In den "General Organic Synthesis" fällt die Aktualität der Beiträge auf, welche gerade durch das Beispiel der "transition metal-free Suzuki-type coupling" bewiesen wird: hier hat Oliver Kappe noch letzte Korrekturen berücksichtigt, welche kurz vor Drucksetzung veröffentlicht wurden. Neben Kreuzkupplungen findet man zudem eine Vielzahl weiterer Umsetzungen: von Diels-Alder über Oxidationen, Hydrierungen unter Überdruck, Michael Additionen, Decarboxylierungen, Heterocyclen-Synthese... Das Kapitel zum Einsatz von Mikrowellen in der Kombinatorischen Chemie geht detailliert auf Festphasensynthese, festphasen- und fluorphasen-gebundene Reagenzien ein und erläutert die Grundlagen (z.B. Stabilität von Polymeren, geeignete Lösungsmittel), bevor aktuelle Literaturstellen zitiert werden.

Die Möglichkeiten der MAOS sind gross und die Zeit für die Optimierung einer Reaktion ist so kurz, dass das Potential der Technik eigentlich nicht ungenutzt bleiben darf. "Microwaves in Organic and Medicinal Chemistry" ermöglicht mit Einführung, der Übersicht über aktuelle Geräte und einige Literaturstellen einen schnellen Einstieg.

Inhalt

Introduction: Microwave Synthesis in Perspective
MICROWAVE THEORY
Microwave Radiation
Microwave Dielectric Heating
Microwave versus Conventional Thermal Heating
Microwave Effects
EQUIPMENT REVIEW
Domestic Microwave Ovens
Microwave Reactors for Organic Synthesis
Multimode Instruments
Single-Mode Instruments
MICROWAVE PROCESSING TECHNIQUES
Solvent-free Reactions
Phase-Transfer Catalysis
Reactions Using Solvents
Parallel Processing
Scale-Up in Batch and Continuous Flow
GETTING STARTED WITH MICROWAVE CHEMISTRY
Why Use Microwave Reactors?
Translating Convenionally Heated Methods
Reaction Optimization and Library Generation
Limitations and Safety Aspects
LITERATURE SURVEY: GENERAL ORGANIC SYNTHESIS
Transition Metal-catalyzed Carbon-Carbon Bond Formation
Transition Metal-catalyzed Carbon-Heteroatom Bond Formation
Other Transition Metal-mediated Processes
Heterocycle Synthesis
LITERATURE SURVEY: COMBINATORIAL AND HIGH-THROUGHPUT SYNTHESIS
Solid-Phase Organic Synthesis
Soluble Polymer-supported Synthesis
Task-specific Ionic Liquids
Fluorous Synthesis
Polymer-supported Reagents, Catalysts and Scavengers