Gli atropisomeri sono una classe di stereoisomeri (composti chimici che differiscono nella disposizione spaziale degli atomi) derivanti da una rotazione ristretta attorno a un singolo legame e hanno varie applicazioni in chimica. Ad oggi, la maggior parte della ricerca sugli atropisomeri si è concentrata sugli "atropisomeri biarilici" (a causa della restrizione rotazionale attorno a un legame carbonio-carbonio), ma è anche possibile che gli atropisomeri derivino da restrizioni rotazionali attorno a un legame azoto-carbonio (N-C). Questi composti chirali assialmente N-C si trovano in vari prodotti naturali e composti bioattivi e quindi hanno applicazioni promettenti in medicina e agricoltura. Per di più, questi sono noti per essere utili come elementi costitutivi chirali e ligandi chirali.

Certo, prima che i ricercatori possano trarre vantaggio da tali applicazioni, hanno bisogno di sviluppare un metodo fattibile per sintetizzarlo. "Sebbene siano stati recentemente trovati numerosi composti bioattivi e prodotti naturali che possiedono una struttura chirale assiale N-C, non era noto un metodo sintetico efficiente, " nota il professor Osamu Kitagawa dello Shibaura Institute of Technology (SIT), Giappone. Per affrontare questo problema, Il prof. Kitagawa e il suo team hanno trascorso gli ultimi decenni a sviluppare metodi efficienti per la sintesi di composti chirali N-C assialmente. In un articolo recentemente pubblicato su Conti di ricerca chimica , Il prof Kitagawa riassume i risultati del suo team dal 2002.

Nel 2001, Il gruppo del Prof. Kitagawa ha iniziato a studiare una sintesi asimmetrica catalitica mai tentata prima di anilidi orto-terz-butil e altri composti N-C assialmente chirali. Nel 2005, hanno scoperto che la reazione di orto-terz-butilanilidi secondari achirali con 4-iodonitrobenzene in presenza di un catalizzatore chirale di palladio (Pd) (amminazione aromatica enantioselettiva catalitica) ha portato alla sintesi altamente enantioselettiva (asimmetrica) di NC assialmente chirali N-arilati orto- tert-butilanilidi. Successivamente hanno sperimentato l'adattamento di questa reazione di N-arilazione intermolecolare per l'uso in reazioni intramolecolari, e i loro sforzi hanno portato alla sintesi di composti chiamati "lattami chirali assialmente N-C" (che avevano elevate purezze ottiche). È importante sottolineare che queste reazioni hanno rappresentato le prime sintesi enantioselettive di composti N-C assialmente chirali con un catalizzatore chirale.

I ricercatori hanno continuato il loro lavoro utilizzando N-arilazioni intramolecolari chirali catalizzate da Pd per ottenere la sintesi enantioselettiva di derivati ​​N-C assialmente chirali chinolina-4-one e fenantridina-6-one. Hanno anche usato varie reazioni chirali catalizzate da Pd per preparare composti N-C assialmente chirali otticamente attivi chiamati N-(2-terz-butilfenil)indoli, 3-(2-bromofenil)chinazolin-4-one, e N-(2-terz-butilfenil)solfonammidi. La ricerca del Prof Kitagawa ha portato alla sintesi di successo di composti potenzialmente utili, come un mebroqualone NC assialmente chirale che agisce come agonista di specifici recettori presenti nel cervello, chiamati "recettori GABA" (e ha potenziali proprietà terapeutiche).

Infatti, dal 2005, la sintesi enantioselettiva di composti N-C assialmente chirali è diventata un argomento di notevole interesse per i chimici al di fuori del gruppo di ricerca del Prof. Kitagawa. Per esempio, la letteratura sulla sintesi di anilidi assialmente chirali con amminazioni aromatiche enantioselettive catalitiche risale al 2005, con un documento di ricerca del team del Prof. Kitagawa, ma da allora, altri gruppi di ricerca hanno pubblicato più di 70 articoli originali riguardanti la sintesi altamente enantioselettiva di vari composti N-C assialmente chirali utilizzando catalizzatori chirali. Ulteriore, il documento del team del 2010 sulla sintesi enantioselettiva catalitica di indolo chirali assialmente NC ha rappresentato un importante contributo allo sviluppo della chimica dell'indolo chirale assiale, e vari gruppi di ricerca da allora hanno sviluppato sintesi catalitiche asimmetriche per vari derivati ​​indolici che includono un asse chirale CC o un asse chirale NC. Lo stesso Prof. Kitagawa vede il lavoro del suo laboratorio come avere importanti applicazioni alla "sintesi di composti farmacologici otticamente attivi e prodotti naturali con chiralità assiale N-C".

In conclusione, Il team di ricerca del prof. Kitagawa è riuscito a ideare sintesi catalitiche enantioselettive di composti N-C assialmente chirali. Questo lavoro ha ispirato altri gruppi di ricerca a fornire ulteriori contributi nello stesso campo e ha portato a percorsi sintetici praticabili per composti bioattivi con potenziale valore medicinale. Il prof Kitagawa prevede che la sintesi asimmetrica catalitica di composti chirali assialmente NC continuerà ad attirare l'attenzione, grazie ai potenziali usi di tali composti in una vasta gamma di campi.