(Phys.org)—I polichetidi di tipo II sono una classe di composti che si trovano in natura come metaboliti secondari derivati ​​da microrganismi. Le loro complesse strutture sono caratterizzate da anelli aromatici policiclici fusi decorati con una profusione di chetoni e gruppi idrossilici. Molti comuni antibiotici, antimicotico, e i farmaci antitumorali sono polichetidi di tipo II o sono derivati ​​di questi composti naturali. Tuttavia, la "sintesi di laboratorio" dei polichetidi di tipo II è spesso impegnativa; come nei sistemi viventi, è un processo enzimatico multi-step altamente selettivo.

I ricercatori dell'Università del Texas guidati dal professor Michael J. Krische hanno sviluppato una cicloaddizione catalizzata da rutenio di benzociclobutenoni e dioli che forniscono direttamente le sottostrutture trovate in diversi polichetidi di tipo II. Le loro reazioni catalitiche comportano l'inserimento successivo di legami saturi diolo carbonio-idrogeno (C-H) in un legame carbonio-carbonio (C-C) tramite un intermedio del rutenaciclo. Il loro rapporto appare in Scienza .

Questa ricerca si basa su studi precedenti di questo gruppo sulle reazioni di formazione di legami CC catalizzate da metalli di alcoli tramite trasferimento di idrogeno, una svolta moderna sulla chimica dell'addizione carbonilica. Mentre le classiche addizioni carboniliche comportano tipicamente la reazione di reagenti organometallici preformati con un'aldeide o un chetone (ad es. una reazione di Grignard), nel documento corrente queste specie reattive sono generate transitoriamente e in duplicato. Il catalizzatore di rutenio si inserisce in un legame C-C colorato per formare un ciclo di rutena con DUE legami carbonio-rutenio, e il catalizzatore converte il diolo in un dichetone transitorio. Queste specie si impegnano in un'addizione a doppio carbonile che si traduce in cicloaddizione. Il risultato netto è l'inserimento formale di due legami C-H dioli saturi in un legame C-C saturo.

Come reazione modello per testare il loro concetto, gli autori hanno reagito al benzociclobutenone con trans -cicloesano 1, 2-diolo in presenza del loro catalizzatore rutenio. Dopo aver modificato le condizioni di reazione, hanno ottenuto una resa dell'88% del prodotto triciclico recante un diolo testa di ponte, che si è formato esclusivamente come syn -stereoisomero.

Per esaminare la versatilità delle loro condizioni, hanno reagito una gamma di benzociclobutenoni con una varietà di 1, 2-dioli. Molti dei dioli testati avevano anelli fusi. Ciò ha portato alla formazione di cicloaddotti con substrati tetraciclici presenti in diversi polichetidi di tipo II, compresi i prodotti naturali delle angucicline con architetture "baia-regione" congestionate. In particolare, ciascuna delle reazioni ha mostrato completa regio- e stereoselettività. Inoltre, la reazione ha tollerato la sostituzione dell'alogenuro sull'anello benzenico consentendo un'ulteriore funzionalizzazione.

Gli studi per chiarire il meccanismo di reazione hanno mostrato che la cicloaddizione può essere eseguita in modo indipendente dall'ossidoriduzione. Questo è, il benzociclobutenone può reagire con un diolo, un chetolo, o un dione che produce lo stesso prodotto di un singolo regio- e stereoisomero. Mentre la reazione del diolo è ossidativa e richiede un leggero eccesso di benzociclobutenone, la reazione del chetolo è redox-neutra e può essere eseguita con uguali quantità di benzociclobutenone e chetolo. La reazione riduttiva del dione richiede l'aggiunta di 2-propanolo per agire come riducente

Oltre ad ampliare l'accesso ai polichetidi di tipo II, la reattività incorporata da questi studi ha implicazioni più ampie nel campo della sintesi chimica.

Il dottor Michael Krische ha detto PhysOrg, "In contrasto con i progressi recentemente compiuti nel campo dell'attivazione di C-H, lo sviluppo di catalizzatori che modificano i legami sigma C-C è rimasto indietro, ed è in gran parte limitato alle reazioni intramolecolari che inseriscono legami π legati, spesso richiedono gruppi di regia. Il trasferimento di idrogeno offre un'ampia, nuovo approccio alla funzionalizzazione dei legami C-C utilizzando abbondanti, alcoli rinnovabili come partner di accoppiamento."

© 2017 Phys.org