I catalizzatori al palladio aiutano a sintetizzare le sostanze chimiche chiave per molti settori. Però, reazione diretta di due reagenti basici, alogenuri arilici e composti di litio alchilico, rimane una sfida. Ora, un team di scienziati ha scoperto che un catalizzatore contenente ligandi di tipo YPhos può mediare questa reazione anche a temperatura ambiente. Questa scoperta può contribuire allo sviluppo di processi più sostenibili nell'industria chimica, gli autori scrivono sulla rivista Angewandte Chemie .

I processi chimici catalizzati dal palladio sono molto utili. I catalizzatori al palladio aiutano ad accoppiare semplici composti contenenti carbonio per formare strutture chimiche più complicate. Però, non sono ancora riusciti ad accoppiare due reagenti comuni nella sintesi chimica:alogenuri arilici e composti di litio alchilico. Tra gli alogenuri arilici, i cloruri arilici sono comuni reagenti di sintesi che reagiscono in modo variabile durante le reazioni catalizzate dal palladio per produrre prodotti collaterali.

Per reazioni di accoppiamento con alogenuri arilici e composti di litio alchile, i chimici di solito prendono "deviazioni" aggiungendo passaggi di sintesi intermedi. Sfortunatamente, ogni fase di sintesi in più produce rifiuti chimici e aggiunge costi.

Questo problema ha portato Viktoria Däschlein-Gessner e il suo team della Ruhr University Bochum a studiare nuovi catalizzatori al palladio. Pensavano che un catalizzatore funzionale avrebbe facilitato molte sintesi chimiche. "L'accoppiamento di cloruro di arile e reagenti alchillitio rappresenta una delle reazioni più impegnative e, in caso di successo, promette un'ampia applicabilità, " spiegano gli autori.

Dopo aver testato vari catalizzatori esistenti, gli autori hanno identificato un candidato promettente. Questo catalizzatore era basato su una classe di fosfine sostituite con ilide chiamate YPhos.

I chimici utilizzano catalizzatori di palladio contenenti YPhos per difficili reazioni di accoppiamento. I ligandi YPhos combinano un centro di carbonio caricato negativamente e un gruppo fosfonio caricato positivamente (ilide) con un ligando di tipo fosfina:le fosfine sono ligandi tipici nella catalisi del palladio. Questa configurazione del ligando ilide-fosfina si traduce in speciali proprietà elettroniche. Gli scienziati hanno osservato che l'elettronica del ligando ha contribuito ad attivare gli alogenuri arilici, che è un passaggio cruciale nella reazione tra alogenuri arilici e composti di litio alchilico.

Uno dei leganti della classe YPhos, un ligando chiamato joYPhos, ha dimostrato di avere l'architettura più favorevole. La sua combinazione di proprietà elettroniche e un'architettura che riempie lo spazio ha soppresso le molte reazioni collaterali che altrimenti si verificano nell'accoppiamento.

Gli autori osservano che anche i precatalizzatori contenenti i ligandi YPhos hanno funzionato straordinariamente bene. I precatalizzatori hanno i loro ligandi e una fonte di palladio predisposti in composti separati. Come gli adesivi bicomponenti, si assemblano nella miscela di reazione per formare il catalizzatore efficace. Questa predisposizione rende la loro manipolazione facile da usare e i composti sono più stabili dei ligandi liberi, secondo gli autori.

In uno scale-up della reazione, gli scienziati hanno sintetizzato un elemento costitutivo di lesinurad, un farmaco usato per curare la gotta. Hanno anche dimostrato che il catalizzatore ha funzionato bene per molte variazioni dei reagenti alogenuro arilico e alchillitio. Questi risultati hanno portato alla conclusione che questa trasformazione è generalmente applicabile. Questo nuovo catalizzatore al palladio può quindi aiutare ad evitare costose "deviazioni" nelle future sintesi organiche.