I radicali alchilici sono radicali carboniosi di alcani a catena normale e ramificata, disponibili come intermedi di reazione anche nelle fasi avanzate della sintesi. Recentemente, è diventato possibile generare radicali alchilici in condizioni blande utilizzando un catalizzatore fotoredox con sostanze chimiche organiche (precursori radicali) sotto irraggiamento con luce visibile. Però, poiché molti catalizzatori fotoredox sono costosi e poiché è necessario considerare il processo redox dei catalizzatori stessi, le trasformazioni chimiche possono diventare complicate. Così, è stato riportato un nuovo metodo sulla generazione di radicali alchilici mediante eccitazione diretta della luce visibile, tenendo conto delle proprietà fotofisiche dei prodotti chimici organici stessi.

Questo è un metodo eccellente in cui non è necessario l'uso di catalizzatori fotoredox. Ciò nonostante, ci sono limitazioni in termini di specie di radicali carboniosi che possono essere generate. Per esempio, era difficile generare radicali alchilici terziari voluminosi e radicali metilici instabili, che sono fonti di carbonio utili per le reazioni chimiche. Inoltre, è problematico che la generazione di radicali carboniosi sia accompagnata dalla generazione di rifiuti chimici di grande massa molecolare.

Il gruppo di ricerca dell'Università di Kanazawa guidato dal Prof. Ohmiya comprendente studenti laureati, in collaborazione con scienziati della RIKEN/Tokyo Medical and Dental University, è riuscito a generare radicali carboniosi con elevata reattività chimica. Utilizzando le più recenti tecnologie di misurazione, hanno realizzato un disegno razionale e preciso di un complesso organoborato preparato da "boracene, " che ha un atomo di boro nello scheletro simile al tetracene, sfruttando appieno le varie tecnologie di misurazione più recenti. Il complesso organoborato così progettato e sintetizzato è stato in grado di assorbire la luce visibile, dando luogo a radicali alchilici sotto irraggiamento LED blu in assenza di catalizzatori fotoredox.

La chiave del successo del presente studio era che il complesso organoborato preparato dalla reazione di un nucleofilo alchilico con "boracene, " in cui tre atomi di carbonio di un benzo[ fg ]scheletro di tetracene sono stati sostituiti con un atomo di boro e due atomi di ossigeno, ha dato luogo alla scissione omolitica di un legame carbonio-boro assorbendo la luce visibile. Il complesso organoborato eccitato dalla luce visibile trasferisce un singolo elettrone all'altro reagente o induce direttamente la scissione omolitica per dare un radicale alchilico.

Questo processo è altamente efficiente e consente la generazione di ingombranti radicali alchilici terziari e radicali metilici instabili, ma la produzione di questi radicali era difficile da controllare. Il radicale alchilico generato dal presente metodo potrebbe essere utilizzato come fonte di carbonio per reazioni chimiche. È stato applicato a, Per esempio, decianoalchilazione, addizione radicale come l'addizione di Giese, e cross-coupling catalizzato da nichel per la sintesi di composti aventi strutture complicate. Va in particolare menzionato che il complesso organoborato utilizzato nel presente metodo può essere riutilizzato facendo reagire un nucleofilo alchilico con il boracene recuperato dopo la reazione chimica.

Il presente studio ha consentito l'eccitazione diretta alla luce visibile di composti di organoboro preparati da "boracene, " che ha generato con successo una varietà di radicali alchilici. I radicali alchilici generati dal presente metodo possono essere utilizzati come fonti di carbonio per reazioni chimiche e impiegati per la sintesi di composti organici complicati e/o voluminosi, che finora erano difficili da raggiungere.

Il presente risultato della ricerca rappresenta un nuovo protocollo di sintesi organica abilitato dalla combinazione di composti organoboro ed energia luminosa e si prevede che acceleri la sintesi, Per esempio, nella ricerca sulla scoperta di farmaci. Dal punto di vista accademico, il processo di reazione della scissione omolitica del legame carbonio-boro innescato dall'irradiazione della luce visibile fornisce un quadro per una nuova tecnologia di trasformazione molecolare.