Ny protokol for organisk syntese ved hjælp af organoboronforbindelser og synligt lys

Alkylradikaler er carbonradikaler af normale og forgrenede alkaner, tilgængelig som reaktionsmellemprodukter, selv på sene stadier af syntese. For nylig, det er blevet muligt at generere alkylradikaler under milde betingelser ved hjælp af en fotoredox-katalysator med organiske kemikalier (radikale forstadier) under bestråling af synligt lys. Imidlertid, da mange fotoredox -katalysatorer er dyre, og da det er nødvendigt at overveje redoxprocessen for selve katalysatorerne, kemiske transformationer kan blive komplicerede. Dermed, en ny metode blev rapporteret om dannelse af alkylradikaler ved direkte excitation af synligt lys, under hensyntagen til de fotofysiske egenskaber ved selve de organiske kemikalier.

Dette er en glimrende metode, hvor brugen af ​​fotoredox -katalysatorer er unødvendig. Ikke desto mindre, der er begrænsninger med hensyn til de carbonradikale arter, der kan genereres. For eksempel, det var svært at generere omfangsrige tertiære alkylradikaler og ustabile methylradikaler, som er nyttige kulkilder til kemiske reaktioner. Ud over, det er problematisk, at dannelsen af ​​carbonradikaler ledsages af dannelsen af ​​affaldskemikalier med stor molekylmasse.

Forskningsgruppen ved Kanazawa University ledet af Prof. Ohmiya inklusive kandidatstuderende, i samarbejde med forskere fra RIKEN/Tokyo Medical and Dental University, er det lykkedes at generere carbonradikaler med høj kemisk reaktivitet. Ved at bruge de nyeste måleteknologier, de lavede en rationel og præcis design af et organoboratkompleks fremstillet af "boracen, "som har et boratom i det tetracenlignende skelet, gennem fuld brug af forskellige nyeste måleteknologier. Det således konstruerede og syntetiserede organoboratkompleks var i stand til at absorbere synligt lys, forårsager alkylradikaler under blå LED -bestråling i fravær af fotoredox -katalysatorer.

Nøglen til succes med denne undersøgelse var, at organoboratkomplekset fremstillet ved reaktion af en alkylnukleofil med "boracen, "hvor tre carbonatomer af en benzo [ fg ] tetracens skelet blev erstattet med et boratom og to iltatomer, gav anledning til homolytisk spaltning af en carbon-bor-binding ved absorption af synligt lys. Organoboratkomplekset ophidset af synligt lys overfører en enkelt elektron til den anden reaktant eller inducerer direkte homolytisk spaltning til at give et alkylradikal.

Denne proces er yderst effektiv og muliggør dannelse af omfangsrige tertiære alkylradikaler og ustabile methylradikaler, men produktionen af ​​disse radikaler var vanskelig at kontrollere. Alkylradikalet frembragt ved den foreliggende metode kunne anvendes som en carbonkilde til kemiske reaktioner. Det blev anvendt på, for eksempel, decyanoalkylering, radikal tilføjelse såsom Giese -tilføjelse, og nikkelkatalyseret krydskobling til syntese af forbindelser med komplicerede strukturer. Det skal især nævnes, at det organoboratkompleks, der anvendes i den foreliggende fremgangsmåde, kan genbruges ved at omsætte en alkylnukleofil med boracenen, der genvindes efter den kemiske reaktion.

Den foreliggende undersøgelse har muliggjort direkte excitation af synligt lys af organoboronforbindelser fremstillet af "boracen, "som med succes har genereret en række alkylradikaler. Alkylradikaler, der genereres ved den foreliggende metode, kan bruges som carbonkilder til kemiske reaktioner og anvendes til syntese af komplicerede og/eller omfangsrige organiske forbindelser, som indtil videre var svære at opnå.

Det nuværende forskningsresultat repræsenterer en ny organisk synteseprotokol muliggjort af kombinationen af ​​organoboronforbindelser og lysenergi og forventes at fremskynde syntesen, for eksempel, i forskning om opdagelse af stoffer. Fra et akademisk synspunkt, reaktionsprocessen med homolytisk spaltning af carbon-borbindingen udløst af synlig lysbestråling udgør en ramme for ny molekylær transformationsteknologi.