Enkel bytte til et grønnere værktøjskasse

En metalkatalysator, der giver tydelige carbonbaserede molekylære skeletter ved ligandændring, kan låse op for omkostningseffektive, grøn syntetisk rute

En nikkelkatalysator er indstillet til at udvide kemikerens værktøjskasse, fører til nye centrale mellemprodukter i syntesen af ​​naturlige produkter og lægemidler.

Forskere fra KAUST har udviklet en syntetisk tilgang, der danner en carbon-carbon-binding mellem en typisk inaktiv forløber og et borholdigt carbonhydrid, eller alkylboran, ved hjælp af en nikkelkatalysator.

Afhængigt af typen af ​​ligander, der dekorerer katalysatoren, denne tværkoblingsreaktion frembragte alkylfunktionaliserede aromatiske forbindelser. Disse bjørnekæder omfattende carbon- og hydrogenatomer, eller ketoner, hvor en dobbeltbundet carbon-oxygen-enhed, kendt som carbonylgruppe, er placeret mellem aromatiske og alkyldele.

Generelt er krydskoblingsreaktioner afhængige af palladiumkatalysatorer for at generere kulstofbaserede molekylære skeletter. De fleste metoder har aromatiske forbindelser, der indeholder et halogenid, såsom iodid eller bromid, der er parret med aromatiske boraner for at bygge asymmetriske molekyler. Imidlertid, disse halogenbaserede metoder producerer ætsende affald. Et grønt alternativ til halogenider er naturligt rigelige carbonylbaserede forbindelser kaldet estere, men disse er inaktive i palladiumkatalyserede krydskoblingsreaktioner, der involverer eliminering af carbonmonoxid.

For at løse dette problem, teamet ledet af Magnus Rueping og Luigi Cavallo skabte en nikkelkatalysator, der aktiverer krydskoblingen af ​​aromatiske estere og alkylboraner. I denne reaktion, esteren forsyner den aromatiske del af produktet med eller uden en carbonylgruppe, mens boranen er alkylprekursoren.

Forskerne demonstrerede, at reaktionen gav en anden familie af produkter, da de skiftede fra en type fosforligand til en anden. Specifikt, i nærvær af en monodentatligand, som er knyttet til nikkelcentret med en enkelt binding, reaktionen gav ketonderivater. I modsætning, ligander, der dannede to bindinger med metallet, fremmer produktionen af ​​alkylarener. "Disse eksperimentelle resultater var ikke lette at forklare, "siger Rueping." Derfor, vi brugte beregningsundersøgelser til at hjælpe os med at forstå den molekylære mekanisme og reaktionsvej. "

Denne indstillelige metode viste sig at gælde for en lang række boraner og estere, såsom benzenlignende og heteroatomholdige aromatiske derivater. Det genererede essentielle mellemprodukter i naturlig produktsyntese, såsom potentielle næste generations antidepressiva, og en stærk antagonist for vigtige celleadhæsionsproteiner kendt som integriner.

"Disse resultater var spændende, da de fleste forskere ikke ville have forventet, at denne usædvanlige sted-selektive reaktion kunne opnås ved blot at ændre liganderne i metalkomplekset, "siger Rueping. Hans team studerer i øjeblikket andre metalkatalysatorer for at forenkle syntesen af ​​naturlige produkter og funktionelle molekyler.