Berørt af lys:Fotoexciterede stannylanioner er fantastiske til fremstilling af organiske tinforbindelser

Forskere ved Tokyo Institute of Technology udviklede en ny strategi til fremstilling af en bred vifte af organiske tinforbindelser, som er byggestenene i mange organiske syntesemetoder. Deres tilgang er baseret på fotoexcitation af stannylanioner, som ændrer deres elektroniske tilstand og øger deres selektivitet og reaktivitet til at danne nyttige forbindelser. Denne protokol vil være nyttig til effektiv syntese af mange bioaktive produkter, nye lægemidler, og funktionelle materialer.

Organiske tinforbindelser, også kendt som stannaner, er lavet af tin (Sn), kulbrinter, og nogle gange andre elementer som nitrogen og oxygen. I løbet af 1970'erne, stannanes kom hurtigt i søgelyset som byggesten inden for organisk syntese, hovedsagelig på grund af deres brug som reagenser i Stille-reaktionen, som fortsat er afgørende for, at kemikere kan kombinere forskellige organiske molekyler.

Lige så vigtigt for organotin-reagenserne er de teknikker og molekyler, som vi er afhængige af for at fremstille dem. Stannylanioner har fået deres plads som den mest udbredte precursor for organotinreagenser. Imidlertid, deres kemiske egenskaber gør dem tilbøjelige til at deltage i uønskede reaktioner, der konkurrerer med syntesen af ​​målorganotin-reagenset. Dette reducerer udbyttet og sætter begrænsninger på hovedreaktionen, begrænsning af de mulige organotinreagenser, der kan fremstilles i praksis.

Overraskende nok, i en nylig samarbejdsundersøgelse fra Tokyo Institute of Technology og University of Tokyo, Japan, forskere opdagede en ny type stannylarter, der er nyttige til fremstilling af organotin-reagenser. I deres papir, offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , de forklarer, at denne nye stannylart først blev teoretiseret til at eksistere baseret på små anomalier observeret i tidligere værker. "Under vores undersøgelser med stannylanioner, vi opdagede lejlighedsvis små mængder af forbindelser kaldet distannaner, der sandsynligvis blev genereret ved bestråling af stannylanioner med lys. Inspireret af disse observationer, vi blev interesseret i at udforske synteseapplikationerne af disse teoretiske fotoexciterede stannylanionarter, " forklarer adjunkt Yuki Nagashima, ledende forsker fra Tokyo Tech.

Gennem tæthedsfunktionsteoretiske beregninger, holdet fastslog, at trimethyltinanion (Me3Sn), en model stannylanion, har en særlig affinitet til blåt lys, som giver energi til molekylet til en exciteret 'enkelt' tilstand. Fra denne stat, systemet udvikler sig naturligt til en anden tilstand kendt som excited 'triplet', " hvor to elektroner er uparrede. Denne let at inducere progression fra en stannylanion til et stannylradikal i en exciteret 'triplet'-tilstand giver stannylarten vidt forskellige kemiske egenskaber, herunder øget reaktivitet og selektivitet over for visse forbindelser.

Forskerne undersøgte reaktioner mellem fotoexciterede stannylanioner og flere forbindelser, inklusive alkyner, arylfluorider, og arylhalogenider. De fandt ud af, at de fotoexciterede stannyl-arter havde en hidtil uset selektivitet til syntese af forskellige nyttige reagenser, som konventionelle stannylanioner ikke let kunne producere. I øvrigt, disse fotoexciterede anioner havde en bemærkelsesværdig evne til defluorstannylering og dehalostannylering af arylmolekyler. I enklere vendinger, dette betyder, at hvis du har et arylfluorid eller halogenid (et organisk molekyle med en fluor- eller halogenidgruppe, henholdsvis), det er let at opsætte en reaktion, der erstatter fluor- eller halogenidgruppen med en stannylgruppe. Dette gjorde det muligt for forskerne at skabe en bred vifte af organotin-reagenser, der var nyttige til Stille-reaktioner.

Spændt på resultaterne, Prof. Nagashima bemærker:"Selvom mange stannyleringsmetoder og reagenser er blevet etableret gennem næsten to århundreder, vores protokol ved hjælp af fotoexciterede anionarter giver et nyt og komplementært værktøj til fremstilling af en lang række organotinforbindelser."

Denne nye metode vil helt sikkert være nyttig til at syntetisere mange bioaktive produkter, nye lægemidler, og funktionelle materialer, og yderligere undersøgelser er allerede i gang for at se, hvor langt det vil tage os.