Stereoselektiv alkensyntese med ikke-ædel nikkelkatalyse

NUS-kemikere har udviklet en ny måde at få adgang til værdsatte tri- og tetrasubstituerede alkener gennem en nikkel-katalyseret tandem-proces, der involverer en Heck-reaktion efterfulgt af carbon-carbon dobbeltbinding (C=C) migration.

Udviklingen af ​​pålidelige metoder, der giver stereokemisk definerede acykliske tri- og tetrasubstituerede alkener, er et langvarigt mål inden for organisk syntese. Disse stærkt substituerede C=C-bindinger findes almindeligvis i utallige molekyler af interesse, herunder organiske materialer og biologisk aktive enheder, og er nøglemellemprodukter for yderligere derivatisering til et bredere spektrum af højværdiprodukter. Eksisterende reaktioner, der omdanner carbonylforbindelser eller umættede carbon-carbon-bindinger til tri- og tetrasubstituerede olefiner, involverer ofte lange synteseveje, udviser begrænset funktionel gruppekompatibilitet, lider af utilfredsstillende regio- eller stereoselektivitetskontrol, og/eller ikke er tilstrækkelig generelle. En komplikation opstår fra den lille energiforskel mellem cis og trans isomerer af disse stærkt substituerede alkener, hvilket øger vanskeligheden ved at generere disse forbindelser i høj stereoselektivitet.

Et forskerhold ledet af Prof Koh Ming Joo, fra Institut for Kemi, National University of Singapore i samarbejde med prof Osvaldo Gutierrez, fra University of Maryland, har udtænkt en tandemstrategi, der kombinerer regiokontrolleret Heck-reaktion og stereokontrolleret C=C-bindingsmigrering i et enkelt trin (se figur). Mekanistiske og beregningsmæssige undersøgelser viste, at reaktionen forløber gennem en ikke-radikal vej, og at både den betydelige alkoxidbase og N -heterocyklisk carben (NHC) ligand er afgørende for den katalytiske proces.

Prof Koh sagde, "Vores første indtog i dette forskningsområde var hypotetisk at spørge, hvordan kan vi transformere monosubstituerede α-olefiner, en meget rigelig klasse af råstofkemikalier, til de mere værdifulde, men vanskelige at syntetisere trisubstituerede og tetrasubstituerede analoger, i en enkelt proces. Det viser sig, løsningen på dette var at designe en tandem reaktion, der først reagerer med det monosubstituerede substrat, isomeriserer det derefter til det ønskede produkt. En velorkestreret kontrol af regio- og stereoselektivitet var altafgørende, hvilket fik os til at opdage den unikke effektivitet af de NHC-ligerede nikkelkatalysatorer."

"Vi forventer, at vores nye metode vil forbedre måden, hvorpå mange bioaktive molekyler syntetiseres, og at tjene som en plan for design af katalytiske tandemtransformationer for at konstruere vigtige byggesten fra ikke-ædelmaterialer, " tilføjede Prof Koh.

Forskerholdet planlægger at udnytte indsigten fra dette arbejde til at udvikle nye tandemtransformationer for at lette finkemisk syntese.