Den asymmetriske syntese af halogenerede forbindelser fra carboxylsyrer er verdensførste

Toyohashi University of Technology-forskere ledet af lektor Shibatomi udviklede en ny katalytisk reaktion til fremstilling af klorholdige organiske molekyler i isomerisk ren (venstre- eller højrehåndet) form

Molekyler har ikke hænder, men nogle af dem er venstre- eller højrehåndede. Mange kemiske forbindelser udviser en funktion kaldet chiralitet, hvor to versioner - kendt som enantiomerer - eksisterer for det samme molekyle. Selvom deres atomer er forbundet i nøjagtig samme rækkefølge, de to enantiomerer er forskellige spejlbilleder, som et par hænder.

Enantiomerer kan have meget forskellige egenskaber. For eksempel, kun den højrehåndede form for glukose giver dig energi - den venstrehåndede isomer kan ikke metaboliseres, selvom det smager ens. Mange lægemidler er også chirale, og ofte har kun én enantiomer en medicinsk anvendelse. Derfor, kemikere, der arbejder på komplekse molekyler, har udviklet en række forskellige tricks til at garantere isomerens renhed. Imidlertid, for nogle reaktioner er dette stadig en udfordring.

Nu, forskerholdet har udviklet en reaktion til at producere en vigtig klasse af forbindelser i ren venstre- eller højrehåndsform. Organohalider er molekyler, hvori et halogen, såsom klor, er bundet til kulstof. Mange findes i naturen, eller bruges i medicin. De kan fremstilles af en anden familie af forbindelser, carboxylsyrer, ved blot at erstatte en syre med en halogen. Desværre, hvis målforbindelsen er chiral, denne substitution producerer venstre- og højrehåndede isomerer i lige store mængder.

Toyohashi University of Technologys forskningsteam løste dette problem ved at katalysere reaktionen med en katalysator, der i sig selv er chiral. I dag, Katalysatorer kommer i en bred vifte af former og størrelser - som ofte konkurrerer med kompleksiteten af ​​det faktiske målmolekyle. "Vi screenede en bred vifte af chirale katalysatorer, såsom Lewis-syre, Brønsted syre, og Lewis base katalysatorer, " siger studieleder Kazutaka Shibatomi. "Endelig, vi fandt en amin, der gav os organohalider med op til 98% enantiomer renhed - selvom vores udgangsmateriale var en 50/50 blanding."

De klorerede produkter, kendt som chlorketoner, er byggesten til vigtigere chirale molekyler som lægemidler. Fordi klor kun er svagt bundet til kulstof, det kan nemt erstattes af et andet atom for at lave et nyt molekyle. Ved at bruge en af ​​de mange forbindelser produceret i enantiomer renhed ved deres nye reaktion, forskerholdet syntetiserede Cathinone, et naturligt stimulans.

"Udskiftningen forløber på en enkel, klassisk måde, " Associate Prof. Shibatomi siger. "Mens klor forlader molekylet på den ene side, den indkommende gruppe nærmer sig fra den modsatte side. Produktets chiralitet afhænger blot af arrangementet af disse atomer, så hvis du begynder med en ren enantiomer, du bevarer den renhed. Dette kunne åbne op for en hel klasse af forbindelser, som tidligere var en stor udfordring at producere som rene enantiomerer."