Sådan befris fangede radikaler fra carboxyl

Fjernelsen af ​​carboxylgrupper og frigivelsen af ​​alkylradikalfragmenter fra den tætte binding af carboxylgrupper er lovende retninger i organisk syntese, især i stofsyntese. Forskellige katalysatorer er blevet designet til at løse denne udfordring.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Videnskab , forskere fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi rapporterede deres nyudviklede katalysatorsystem, hvilket er billigt og enkelt.

De frie radikaler er alsidige og kontrollerbare, repræsenterer "abekongen" af organisk syntese, men det presses af carboxylgruppens "store bjerg".

Konventionelle decarboxyleringsprocesser har begrænsninger i industrialiseringen. I de seneste år, det videnskabelige samfund har forsøgt at bruge fotokatalytisk reaktion til at opnå decarboxyleringskonvertering, som har fordele såsom simpel betjening, nem kontrol, og energibesparelse. Det fotokatalytiske system er med succes blevet anvendt til syntese af forskellige komplekse funktionelle molekyler.

Imidlertid, de fleste photoredox-katalysatorer i nuværende brug er sammensat af ædelmetalkomplekser såsom iridium og ruthenium eller er syntetiske organiske farvestoffer med komplicerede strukturer. Det er vigtigt at udvikle miljøvenlige og multifunktionelle fotokatalytiske systemer. Den nye katalysator har en ny måde at bruge den nye mekanisme til at kombinere billig katalysator med carboxylgruppe, push redox reaktion cyklus, og nemt og frit redde de "frie radikaler".

Baseret på excitation af synligt lys til intermolekylær ladningsoverførsel, videnskabsmænd fra USTC foreslog et nyt koncept til at konstruere en katalytisk redox-cyklus til organisk syntese. De opdagede en enkel, let tilgængelig, højeffektivt og ikke-metallisk anionisk komposit fotokatalytisk system til decarboxylativ reaktion af carboxylsyrederivater.

Det foreslåede katalytiske system driver samtidig en redoxcyklus, forenkler det fotokatalytiske system, og reducerer prisen på fotokatalysatoren. Systemet bryder begrænsningerne for traditionelle opvarmningsmetoder, og løser problemerne med overgangsmetaller, der er tilbage i syntesen af ​​funktionelle forbindelser og lægemidler.

Ved at bruge dette system, redoxaktive estere afledt af forskellige naturlige og unaturlige aminosyrer udløser med succes decarboxylativr-koblingsreaktioner med høj effektivitet og gramskalaproduktion, indikerer gennemførligheden af ​​industrialisering.

Det forventes også at fremme skala-industrialiseringen af ​​fotokatalytisk teknologi i produktionen af ​​vigtige funktionelle molekyler, med vigtig syntetisk kemisk værdi og gode industrielle anvendelsesmuligheder.

Resultaterne kan initiere et nyt forskningsområde inden for fotoredox-katalyse ved at introducere et trikomponentsystem baseret på et salt, en phosphin og en elektronacceptor for at få adgang til redoxaktive komplekser uden behov for traditionelle overgangsmetal- eller komplekse farvestofkatalysatorer.

Denne undersøgelse illustrerede, at decarboxylativ alkylering opnås uden ædle overgangsmetaller eller organiske farvestoffer, hvilket kan være godt nyt for mange syntetiske kemikere.