I chimici organici sono architetti molecolari, progettare strutture sofisticate. Man mano che le molecole utilizzate nella scienza e nella medicina diventano sempre più complesse, sono necessari nuovi strumenti per mettere insieme gli elementi costitutivi. Ora, un team giapponese dell'Università di Kanazawa ha sviluppato una reazione che collega tre componenti contemporaneamente utilizzando la chimica dei radicali liberi.

Doppi legami carbonio-carbonio, conosciuti come alcheni, sono più reattivi dei singoli legami. Questo li rende utili per collegare diversi gruppi:se il doppio legame è rotto, due nuove molecole possono essere aggiunte alle due estremità, uniti insieme dall'ex alchene, ora a legame singolo.

Il team di Kanazawa ha esaminato i modi per ottenere questa trasformazione utilizzando aldeidi, che contengono un doppio legame tra ossigeno e carbonio, come una delle due molecole innestate su un alchene. Come riportato in Giornale della Società Chimica Americana , l'obiettivo era creare chetoni altamente funzionalizzati, un'importante famiglia di composti in sintesi organica.

Il loro metodo scelto era una reazione nota, abbastanza evocativo, come un relè radicale. Contenente un elettrone spaiato, e quindi un orbitale semivuoto, i radicali (o radicali liberi) tendono ad essere voracemente reattivi. così reattivo, infatti, che non possono essere archiviati, ma deve essere generato in situ strappando un elettrone da qualche parte durante una reazione, scatenando una cascata di rottura e creazione di legami.

I chimici possono produrre radicali in vari modi, ma il team di Kanazawa ha voluto testare su strada un catalizzatore oragano, chiamato carbene N-eterociclico (NHC). Con un'aldeide come un reagente, e un estere redox funzionalizzato come l'altro, il NHC ha innescato la loro trasformazione in radicali. Studi precedenti suggerivano che entrambi i radicali avrebbero reagito più velocemente con un alchene che con l'altro.

"La sfida con i radicali è che, essendo così instabile, reagiscono spesso con se stessi, ", afferma il coautore dello studio Kazunori Nagao. "Poi ottieni indietro i tuoi materiali di partenza, o un prodotto secondario, invece del bersaglio. Abbiamo minimizzato questo qui. Infatti, la reazione procedette come un relè:prima il radicale alchilico aggiunto a un carbonio dell'alchene, e poi il radicale acilico aggiunto all'altro."

Il composto risultante aveva un chetone e un gruppo derivato dall'estere legati a due atomi di carbonio adiacenti, in un cosiddetto accordo vicinale. Sebbene si sia verificata anche una reazione diretta tra i diversi radicali, dando un prodotto bicomponente indesiderato, invece del bersaglio a tre componenti con ponte alchenico, era minore. Per di più, un'ampia gamma di materiali di partenza era compatibile con il processo.

"Due punti cruciali meritano di essere menzionati, " dice Hirohisa Ohmiya, corrispondente autore dello studio. "Primo, a differenza di alcune reazioni, il nostro è privo di catalizzatori metallici e non necessita di una sorgente luminosa per produrre radicali, rendendolo verde e versatile. Secondo, l'NHC controlla con precisione il relè, quindi possiamo essere selettivi nelle posizioni dei gruppi funzionali. Ora stiamo lavorando a una versione asimmetrica per i prodotti chirali".