Illustrazione che mostra (in alto) l'alchenilazione C-H in fase avanzata selettiva sito attraverso l'uso del trasferimento sinergico di atomi di idrogeno e catalisi di cobalto in presenza di luce (hv). (In basso) Selezione di prodotti chimici che possono essere sintetizzati da questo metodo. Credito:Nature Communications
I chimici della National University of Singapore hanno sviluppato un metodo fotoindotto per la funzionalizzazione in fase avanzata dei legami carbonio-idrogeno (C-H) nelle molecole organiche.
La sostituzione dell'H nei legami C-H con altri atomi o sostituenti è uno dei modi più ambiti per creare molecole nuove e utili. Mentre il legame C-H può essere trovato in quasi tutte le molecole organiche, è tipicamente inattivo e quindi difficile da funzionalizzare. La trasformazione diretta dei legami CH in gruppi funzionali alcheni versatili rappresenta un approccio economico per la sintesi di olefine e l'editing molecolare. Nella scoperta e nello sviluppo di farmaci, la funzionalizzazione C-H in fase avanzata offre un modo efficiente per facilitare la preparazione di analoghi strutturali di bersagli con relazioni struttura-attività migliorate o altre proprietà fisico-chimiche desiderate senza approcci de novo.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof Wu Jie del Dipartimento di Chimica, NU, ha sviluppato un processo fotocatalitico per l'alchenilazione diretta dei legami CH in alcani e aldeidi. Negli ultimi decenni, le alchenilazioni catalizzate da metalli di transizione di areni ed eteroareni sono state ampiamente studiate. Però, trasformazioni analoghe di alcani e aldeidi rimangono impegnative. I metodi esistenti generalmente risentono dell'uso di metalli nobili, quantità stechiometriche di ossidanti e grande eccesso di substrati C-H. Per risolvere questi problemi, il gruppo di ricerca ha utilizzato una combinazione di due tipi di metodi catalitici, la catalisi diretta di trasferimento dell'atomo di idrogeno (con un anione decatungstato, [W 10 oh 32 ] 4− ) e la catalisi della cobalossima, per l'attivazione diretta e l'alchenilazione di alcani e aldeidi. Quando questi due catalizzatori lavorano in sinergia in presenza di luce, una vasta gamma di materie prime economiche può essere facilmente trasformata in preziose olefine. Altri vantaggi di questa strategia includono un ampio campo di applicazione del substrato, elevata selettività del sito C-H, eccellente trans selettività dei prodotti alchenici, e l'uso del substrato C-H come reagente limitante. Inoltre, questa strategia può essere applicata nella funzionalizzazione selettiva in fase avanzata di prodotti naturali e importanti molecole farmaceutiche.
Il professor Wu ha detto, "La funzionalizzazione in fase avanzata selettiva del sito dei legami C-H in molecole complesse sviluppate dai nostri studi è una classe di reazioni molto utile. Questo metodo potrebbe potenzialmente trovare un'ampia applicazione nella sintesi di olefine, modificazione strutturale dei prodotti farmaceutici e sintesi di prodotti naturali".
Il team di ricerca prevede di sviluppare processi catalitici più avanzati per la funzionalizzazione in fase avanzata dei legami carbonio-idrogeno.
