Ny metode til funktionalisering af carbon-hydrogen-bindinger i de sene stadier

Kemikere fra National University of Singapore har udviklet en foto-induceret metode til funktionalisering af carbon-hydrogen (C-H) bindinger i organiske molekyler i det sene stadie.

Udskiftningen af ​​H i CH-bindinger med andre atomer eller substituenter er en af ​​de mest eftertragtede måder at skabe nye og nyttige molekyler på. Mens CH-bindingen kan findes i næsten alle organiske molekyler, den er typisk inaktiv og derfor svær at funktionalisere. Direkte transformation af CH-bindinger til alsidige alkenfunktionelle grupper repræsenterer en økonomisk tilgang til olefinsyntese og molekylær redigering. Inden for opdagelse og udvikling af lægemidler, sen fase CH-funktionalisering tilbyder en effektiv måde at lette fremstillingen af ​​strukturelle analoger af mål med forbedrede struktur-aktivitetsforhold eller andre ønskede fysisk-kemiske egenskaber uden de novo tilgange.

Et forskerhold ledet af professor Wu Jie fra Institut for Kemi, NUS, har udviklet en fotokatalytisk proces til direkte alkenylering af C-H-bindinger i alkaner og aldehyder. I de seneste årtier har overgangsmetal-katalyserede alkenyleringer af arener og heteroarener er blevet grundigt undersøgt. Imidlertid, analoge transformationer af alkaner og aldehyder forbliver udfordrende. De eksisterende metoder lider generelt af brugen af ​​ædelmetal, støkiometriske mængder af oxidanter og stort overskud af CH-substrater. For at løse disse problemer, forskergruppen brugte en kombination af to typer katalytiske metoder, den direkte hydrogenatomoverførselskatalyse (med en dekawolframatanion, [W ₁₀ O ₃₂ ] ⁴⁻ ) og cobaloxim-katalysen, til direkte aktivering og alkenylering af alkaner og aldehyder. Når disse to katalysatorer virker synergistisk i nærvær af lys, en bred vifte af billige råmaterialer kan let omdannes til værdifulde olefiner. Andre fordele ved denne strategi omfatter et bredt substratomfang, høj C-H-stedselektivitet, fremragende transselektivitet af alkenprodukterne, og anvendelsen af ​​CH-substratet som det begrænsende reagens. I øvrigt, denne strategi kan anvendes i den selektive senfase funktionalisering af naturlige produkter og vigtige farmaceutiske molekyler.

Prof Wu sagde, "Den stedselektive funktionalisering i sen fase af CH-bindinger i komplekse molekyler udviklet fra vores undersøgelser er en meget nyttig klasse af reaktioner. Denne metode kan potentielt finde bred anvendelse i olefinsyntese, strukturel modifikation af lægemidler og naturlige produktsyntese."

Forskerholdet planlægger at udvikle mere avancerede katalytiske processer til den sene funktionalisering af kulstof-hydrogen-bindinger.