Risforskere forenkler inkorporeringen af ​​nitrogen i molekyler

Et laboratorium fra Rice University, der har specialiseret sig i syntetisering af reagenser og mellemliggende molekyler til design og fremstilling af lægemidler og andre fine kemikalier, har givet løfte om at generalisere syntesen af ​​elektrofile (elektronfattige) amineringsmidler.

Amineringsmidler er værdifulde byggesten, der kan inkorporere nitrogenatomer i molekyler i et enkelt effektivt trin uden brug af kontaminerende metaller eller katalysatorer.

I sit laboratorium, Ris syntetisk organisk kemiker László Kürti viste en bakke stablet højt med det nye reaktivitetsmodificerende middel, et nitrogenforstærket reagens, der bruges til at syntetisere amineringsmidler. En umpolung vender polariteten af ​​nitrogenatomer, som giver dem mulighed for at reagere forskelligt med andre atomer.

Kürti forventer, at det robuste umpolung-reagens vil give kemikere let adgang til meget eftertragtet, elektronfattige nitrogenatomer, når de kondenseres med stort set enhver elektronrig primær amin.

Processen er genstand for et papir i Journal of the American Chemical Society .

Når designet af et nyt lægemiddel involverer forsøg og fejl, og hvert forsøg kan tage hundredvis af kemiske trin i løbet af dage og uger, enhver indsats for at forenkle eksisterende syntetiske ruter er værd, Sagde Kürti. "Denne nye tilgang repræsenterer en operationelt enkel, skalerbart og miljøvenligt alternativ til overgangsmetalkatalyseret, kulstof-nitrogen krydskobling metoder, der i øjeblikket bruges til at få adgang til strukturelt forskellige aminer, " han sagde.

Aminer er forbindelser afledt af ammoniakmolekyler, der har et nitrogen- og tre hydrogenatomer. I primære aminer, et hydrogen erstattes af en substituent, som en aryl- eller en alkylgruppe. Sekundære aminer har kun et hydrogen bundet direkte til nitrogenet udover de to substituenter.

Ris elektrofile amineringsmidler forenkler produktionen af ​​sekundære aminer fra let tilgængelige og billige forstadier. Midlerne muliggør hurtig dannelse af carbon-nitrogenbindinger, der er kernen i en lang række kemiske forbindelser, herunder 80 procent af lægemiddelkandidaterne og mange landbrugskemikalier, Sagde Kürti.

Amineringsmidler danner nye carbon-nitrogenbindinger på en usædvanlig måde, fordi deres nitrogenatomer er elektronfattige; det er, de bærer en delvis positiv ladning og er i stand til let at reagere med carbon-nukleofiler, der er elektronrige.

"Praktisk forberedelse af bænkstabile elektrofile nitrogenkilder har været et uopfyldt syntetisk behov, "Kürti sagde." Dette skyldes manglen på en generel og praktisk polaritetsomvendelsesmetode, der konverterer rigeligt tilgængelige nitrogen-nukleofile primære alifatiske og aromatiske aminer til de tilsvarende nitrogenelektrofile amineringsmidler. "

Teamet ledet af Rice postdoktorforsker Padmanabha Kattamuri løste problemet med en syntetisk tilgang, der er afhængig af et umpolung -reagens, ketomalonathydrat, der vender nitrogenatomets normale polaritet. Laboratoriet kan syntetisere hundredvis af gram af reagenset i en stor reaktor over 2 1/2 dage.

Brug af reagenset til fremstilling af strukturelt forskellige elektrofile amineringsmidler eliminerer behovet for overgangsmetaller, ligander eller tvingende betingelser som høje temperaturer eller tryk eller stærke oxidanter, der anvendes i nuværende aminsynteser, Sagde Kürti.

Kattamuri sagde, at laboratoriet brugte indholdet af en åben beholder med umpolung -reagenset i næsten to år uden fald i dets funktionsevne, hvilket beviste dets stabilitet.

"De syntetiske og mekanistiske resultater, der præsenteres her, udgør et gennembrud inden for dannelse af carbon-nitrogenbinding og vil have stor interesse ikke kun for syntetiske og medicinske kemikere, men også for de teoretiske, strukturelle og organometalliske samfund, "Sagde Kürti.