(Phys.org)—La sintesi di derivati ​​dell'acido carbossilico da composti di carbonio insaturo è importante per produrre sostanze chimiche utilizzate nei prodotti farmaceutici, cosmetici, polimeri, e agrofarmaci. Nell'industria questa reazione viene eseguita utilizzando monossido di carbonio ad alta pressione insieme al catalizzatore appropriato per il lavoro. Sebbene ciò possa essere possibile in alcune strutture, l'uso di un gas velenoso non è fattibile in ambiente di laboratorio. Inoltre, perché queste reazioni richiedono spesso un catalizzatore su misura, il processo è limitato solo a quei substrati che funzionano con il catalizzatore.

I ricercatori del Max Planck Institute hanno sviluppato una sintesi di portata molto più ampia ed evita l'uso di CO ad alta pressione e gas HCl corrosivo. Xianjie Fang, Bastien Cacherat, e Bill Morandi ha sviluppato una nuova sintesi one-pot che produce una varietà di acidi carbossilici, nonché ammidi e tioesteri. La loro sintesi impiega una navetta catalitica che dona la CO e l'HCl necessari per produrre un intermedio di cloruro di acido che viene poi convertito nel prodotto desiderato. Il loro lavoro appare in Chimica della natura .

La catalisi a navetta elimina la necessità di utilizzare reagenti pericolosi e apre la porta all'utilizzo di nucleofili che non erano accessibili in altre condizioni di reazione (ad es. carbonilazione di Reppe) Secondo il Dott. Morandi, "Il catalizzatore agisce efficacemente come una navetta per il trasporto di un gruppo chimico tra una molecola (donatore) e un'altra molecola (accettore) in modo reversibile".

In questo documento, gli autori hanno combinato un donatore di cloruro acido e un substrato insaturo per produrre il cloruro acido desiderato che può quindi essere convertito in un'ampia gamma di gruppi funzionali utili. La loro navetta era Pd/xantphos, un sistema catalitico che è stato utilizzato in altri tipi di reazioni alchene.

La chiave per la loro sintesi era trovare una molecola donatrice di CO e HCl appropriata. Come reazione modello, Fanta et al. usato ciclododecina, un alchino interno, e hanno provato vari cloruri di acido alifatico a basso peso molecolare come molecole donatrici. Hanno determinato che il cloruro di butirrile era il loro miglior candidato perché è poco costoso, ha un basso peso molecolare, e ha una buona reattività.

Hanno quindi studiato la portata del loro meccanismo di reazione. Molti degli alchini interni che hanno studiato richiedevano solo poco più di un equivalente di cloruro di butirrile e producevano il prodotto cloruro acido desiderato con buone rese. Per di più, perché la reazione è sensibile agli effetti sterici, i prodotti hanno mostrato un eccesso di un prodotto regio e hanno reagito selettivamente nella posizione distale nei casi in cui c'era più di un'opzione per la reazione.

Le condizioni di reazione hanno funzionato anche per gli alchini terminali. Per questa reazione, sono stati richiesti circa quattro equivalenti di cloruro di butirrile e l'isomero ramificato è stato isolato dalla reazione per dare il prodotto desiderato con una buona resa. Gli autori hanno notato che erano in grado di isolare prodotti di alchil acrilato, che sono composti importanti per la chimica dei polimeri. Hanno anche testato la loro reazione con alogeni, alcoli protetti, esteri, un chetone, un nitrile, e ftalimidi, tutto ciò è stato ben tollerato in questa reazione.

Fanta et al. ha anche testato come questa reazione si è comportata con gli alcheni. Hanno prodotto cloruri di acido da bicicletta da alcheni tesi con buone rese. Gli alcheni terminali davano il corrispondente cloruro acido con rese adeguate.

Il passo successivo nella loro procedura è stato quello di fare una sintesi one-pot convertendo il cloruro dell'acido nel corrispondente acido carbossilico, tioestere, o ammide. Hanno iniziato esaminando i nucleofili che sono in genere inaccessibili quando vengono eseguiti con reazioni precedentemente riportate. Questi includevano un alcol terziario voluminoso e un tocoferolo. Hanno anche testato l'indolo e un tiolo terziario. Sono stati anche in grado di coniugare china ed estrone, due molecole bioattive.

Finalmente, la loro sintesi one-pot è stata testata per vedere se poteva essere usata per produrre altri composti carbonilici. Questi richiedevano l'uso di diversi substrati iniziali e un secondo catalizzatore. Queste includevano reazioni di Friedel-Crafts e altre reazioni di accoppiamento per produrre chetoni.

Per quanto riguarda le implicazioni più ampie del loro lavoro, Il dott. Morandi ha affermato che "questo lavoro dimostra che la catalisi a navetta non è solo un approccio prezioso per evitare l'uso di gas tossici, ma anche un potente strumento per scoprire una nuova reattività che è difficile da ottenere altrimenti"

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