La rimozione dei gruppi carbossilici e il rilascio di frammenti di radicali alchilici dal legame stretto dei gruppi carbossilici sono direzioni promettenti nella sintesi organica, soprattutto nella sintesi dei farmaci. Vari catalizzatori sono stati progettati per risolvere questa sfida.

In un recente studio pubblicato su Scienza , i ricercatori della University of Science and Technology of China (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze hanno riportato il loro sistema di catalizzatori di recente sviluppato, che è economico e semplice.

Il radicale libero è versatile e controllabile, che rappresenta il "Re Scimmia" della sintesi organica, ma è pressato dalla "grande montagna" del gruppo carbossilico.

I processi di decarbossilazione convenzionali hanno limitazioni nell'industrializzazione. Negli ultimi anni, la comunità scientifica ha cercato di utilizzare la reazione fotocatalitica per ottenere la conversione per decarbossilazione, che presenta vantaggi come il funzionamento semplice, facile controllo, e risparmio energetico. Il sistema fotocatalitico è stato applicato con successo alla sintesi di varie molecole funzionali complesse.

Però, la maggior parte dei catalizzatori fotoredox attualmente in uso sono composti da complessi di metalli preziosi come iridio e rutenio o sono coloranti organici elaborati sinteticamente con strutture complicate. È importante sviluppare sistemi fotocatalitici rispettosi dell'ambiente e multifunzionali. Il nuovo catalizzatore ha un nuovo modo di utilizzare il nuovo meccanismo per combinare il catalizzatore economico con il gruppo carbossilico, spingere il ciclo di reazione redox, e salvare facilmente e liberamente i "radicali liberi".

Basato sull'eccitazione della luce visibile per il trasferimento di carica intermolecolare, gli scienziati dell'USTC hanno proposto un nuovo concetto per costruire un ciclo redox catalitico per la sintesi organica. Hanno scoperto un semplice, facilmente disponibile, sistema fotocatalitico composito anionico altamente efficiente e non metallico per la reazione decarbossilativa del derivato dell'acido carbossilico.

Il sistema catalitico proposto guida simultaneamente un ciclo redox, semplifica il sistema fotocatalitico, e riduce il costo del fotocatalizzatore. Il sistema rompe i limiti del metodo di riscaldamento tradizionale, e risolve i problemi dei metalli di transizione rimasti nella sintesi di composti funzionali e farmaci.

Utilizzando questo sistema, esteri redox-attivi derivati ​​da vari amminoacidi naturali e innaturali innescano con successo reazioni di accoppiamento decarbossilativr con alta efficienza e produzione su scala di grammi, indicando la fattibilità dell'industrializzazione.

Si prevede inoltre di promuovere l'industrializzazione su larga scala della tecnologia fotocatalitica nella produzione di importanti molecole funzionali, con importante valore chimico di sintesi e buone prospettive di applicazione industriale.

I risultati possono avviare una nuova area di ricerca nella catalisi fotoredox introducendo un sistema tricomponente basato su un sale, una fosfina e un accettore di elettroni per accedere a complessi attivi redox senza la necessità di tradizionali metalli di transizione o catalizzatori coloranti complessi.

Questo studio ha illustrato che l'alchilazione decarbossilativa viene realizzata senza metalli di transizione preziosi o coloranti organici, che può essere una buona notizia per molti chimici sintetici.