Gli scienziati del Tokyo Institute of Technology hanno sviluppato una nuova strategia per la produzione di un'ampia gamma di composti organostannici, che sono gli elementi costitutivi di molti metodi di sintesi organica. Il loro approccio si basa sulla fotoeccitazione degli anioni stannilici, che altera il loro stato elettronico e aumenta la loro selettività e reattività per formare composti utili. Questo protocollo sarà utile per la sintesi efficiente di molti prodotti bioattivi, nuovi farmaci, e materiali funzionali.

composti organostannici, noto anche come stannane, sono fatti di stagno (Sn), idrocarburi, e talvolta altri elementi come azoto e ossigeno. Durante gli anni '70, gli stannani si sono rapidamente affermati come elementi costitutivi nel campo della sintesi organica principalmente a causa del loro uso come reagenti nella reazione di Stille, che rimane essenziale per i chimici per combinare varie molecole organiche.

Altrettanto importanti per i reagenti organostagno sono le tecniche e le molecole su cui ci affidiamo per realizzarli. Gli anioni stannile hanno guadagnato il loro posto come precursore più utilizzato per i reagenti organostagno. Però, le loro proprietà chimiche li rendono inclini a partecipare a reazioni indesiderate che competono con la sintesi del reagente organostagno bersaglio. Ciò riduce la resa e pone vincoli alla reazione principale, limitando i possibili reagenti organostannici che possono essere prodotti nella pratica.

Sorprendentemente, in un recente studio collaborativo del Tokyo Institute of Technology e dell'Università di Tokyo, Giappone, gli scienziati hanno scoperto un nuovo tipo di specie di stannile utile per la produzione di reagenti organostannici. Nella loro carta, pubblicato in Giornale della Società Chimica Americana , spiegano che questa nuova specie di stannyl è stata teorizzata per la prima volta sulla base di piccole anomalie osservate in lavori precedenti. "Durante i nostri studi sugli anioni stannilici, occasionalmente abbiamo rilevato piccole quantità di composti chiamati distannani che sono stati probabilmente generati dall'irradiazione di anioni stannilici con la luce. Ispirato da queste osservazioni, ci siamo interessati ad esplorare le applicazioni di sintesi di queste specie teoriche di anioni stannile fotoeccitate, " spiega l'assistente professore Yuki Nagashima, ricercatore capo della Tokyo Tech.

Attraverso calcoli della teoria del funzionale della densità, il team ha determinato che l'anione trimetilstagno (Me3Sn), un anione stannilico modello, ha una speciale affinità per la luce blu, che eccita la molecola in uno stato "singolo" eccitato. Da questo stato, il sistema progredisce naturalmente in un altro stato noto come "tripletta eccitata", " dove due elettroni sono spaiati. Questa progressione facile da indurre da un anione stannilico a un radicale stannilico in uno stato eccitato di 'tripletta' conferisce alle specie stanniliche proprietà chimiche molto diverse, compresa una maggiore reattività e selettività nei confronti di determinati composti.

Gli scienziati hanno esplorato le reazioni tra anioni stannilici fotoeccitati e diversi composti, compresi gli alchini, fluoruri arilici, e alogenuri arilici. Hanno scoperto che le specie stanniliche fotoeccitate avevano una selettività senza precedenti per la sintesi di vari reagenti utili che gli anioni stannilici convenzionali non potevano produrre facilmente. Inoltre, questi anioni fotoeccitati avevano una notevole capacità di defluorostannylation e dealostannylation di molecole ariliche. In termini più semplici, questo significa che se hai un fluoruro o alogenuro arilico (una molecola organica con un gruppo fluoro o alogenuro, rispettivamente), è facile impostare una reazione che sostituisca il gruppo fluoro o alogenuro con un gruppo stannilico. Ciò ha permesso ai ricercatori di creare un'ampia varietà di reagenti organostannici utili per le reazioni di Stille.

Entusiasta dei risultati, Il prof. Nagashima osserva:"Sebbene molti metodi e reagenti di stannylazione siano stati stabiliti nel corso di quasi due secoli, il nostro protocollo che utilizza specie anioniche fotoeccitate fornisce uno strumento nuovo e complementare per la preparazione di un'ampia gamma di composti organostannici".

Questo nuovo metodo sarà sicuramente utile per sintetizzare molti prodotti bioattivi, nuovi farmaci, e materiali funzionali, e ulteriori studi sono già in corso per vedere fino a che punto ci porterà.