Innovativ katalytisk reaktion til billig syntese af aromatiske estere

Aromatiske estere er kemikalier, der indeholder en aromatisk ring bestående af funktionelle grupper kaldet estere. Disse organiske forbindelser bruges i vid udstrækning som kemisk råstof i industrier som mad og drikke, lægemidler, og kosmetik. Dermed, at finde effektive reaktioner for deres syntese er et vigtigt forskningsområde inden for organisk kemi.

I olieindustrien, kemikere bruger en unik reaktion kaldet aromatisk isomerisering til syntese af aromatiske forbindelser, hvor den funktionelle gruppe (hovedsageligt carbonhydrid) på carbonatomet i udgangsmaterialet migrerer til et andet carbonatom på den aromatiske ring. Men, denne reaktion kræver barske forhold, og dermed, der er betydelig tvivl om dens bæredygtighed.

For at overvinde denne begrænsning, forskere ved Waseda University, Japan, ledet af professor Junichiro Yamaguchi, forsøgte at producere fine aromatiske estere ved hjælp af mildere reaktioner, i en undersøgelse offentliggjort i Videnskab fremskridt . Forskerne hentede deres inspiration fra en anden reaktion, kaldet halogendansreaktionen, hvor en halogensubstituent translokeres til et andet carbonatom på den aromatiske ring og ofte bruges til total syntese af komplekse naturprodukter. De ville finde ud af, om en lignende reaktion også kunne udvikles for estere.

Men, dette var ingen ond bedrift, da det ikke er let at få estergruppen til at ændre sin position fra et ringcarbon til et andet under milde forhold. Heldigvis forskernes tidligere eksperimenter med estertransformationsreaktioner havde afsløret, at dette var muligt, selvom denne reaktion endnu ikke var optimeret. Yamaguchi siger, "Under vores seneste indsats i udviklingen af ​​decarbonylative transformationer af aromatiske estere, vi opdagede uventet en aromatisk forbindelse med ester translokeret fra et carbon til et andet carbon. Efter at have optimeret forholdene, vi var i stand til at udvikle en ny reaktion, som vi opdagede ved en tilfældighed. "

Tricket til at udvikle denne nye reaktion var en palladiumkatalysator bestående af en let at håndtere diphosphinligand kaldet dcypt, udviklet af forskerne. Da forskerne testede denne nye katalysator, de blev overrasket over reaktionen, hvilket resulterede i, at estergruppen med succes blev translokeret til den aromatiske ring - et fund, der var uden fortilfælde. Forskerne kaldte processen som "ester dance -reaktion, "på grund af estergruppers evne til at" danse "rundt om den aromatiske ring. Diskuterer deres præstation, Yamaguchi siger, "I et af vores forsøg med transformationer af aromatiske estere, vi fandt ud af, at vores 'hjemmelavede' katalysator kan muliggøre en vanskelig omdannelsesreaktion. Dette var en spændende ny opdagelse. ''

Forskerne fortsatte derefter med at optimere betingelserne for denne reaktion, i et forsøg på at gøre det så effektivt som muligt. I starten produktet blev opnået ved et lavt udbytte. Men forskerne gav ikke op. Deres eksperimenter fandt passende koncentrationer af et palladiumsalt, dcypt, og et kemisk reagens kaldet kaliumcarbonat under optimale betingelser, hvilket resulterede i et produktudbytte så højt som 85%. De fandt også ud af, at disse tre reagenser var kritiske for, at reaktionen kunne forekomme.

Med disse optimerede reaktionsbetingelser, forskerne udforskede denne nye esterdansreaktion i andre aromatiske stoffer, såsom phenylbenzoater, heteroarener, og andre aromater. De fandt ud af, at kombinationen af ​​denne reaktion med andre ester-transformerende reaktioner, såsom arylation, amination, og æterificering, producerede forbindelser med en række forskellige substitutionsmønstre. Interessant nok, nogle derivater af produkterne var meget dyrere end udgangsmaterialet, hvilket betyder, at dette var en samlet omkostningseffektiv proces. Desuden, de opnåede med succes en 1, 3-translokationsprodukt for at demonstrere en kombination af dobbeltester-dans og dekarbonylering.

Med den nye katalysator udviklet af forskerne og den optimerede katalytiske reaktion, bæredygtigt at syntetisere aromatiske forbindelser kan nu blive lettere. Yamaguchi slutter, "Vi mener, at vores ukonventionelle, men alligevel forudsigelige tilgang til at bruge 'esterdansreaktionen' vil hjælpe den organiske kemiker med at syntetisere aromatiske forbindelser, der normalt er vanskelige og dyre at lave. ''