Indoli, e strutture da esse derivate, sono un componente di molte sostanze naturali, come l'aminoacido triptofano. Una nuova reazione catalitica produce ciclopenta[ b ] indoli, strutture costituite da tre anelli uniti ai bordi, in modo molto selettivo e con la struttura spaziale desiderata. Come riporta un team di ricerca sulla rivista Angewandte Chemie , le velocità delle diverse fasi della reazione giocano un ruolo critico.

I derivati ​​dell'indolo sono ampiamente distribuiti in natura; fanno parte della serotonina e della melatonina, così come molti alcaloidi, alcuni dei quali sono usati come droghe, Per esempio, come trattamenti per il morbo di Parkinson. L'indolo è un anello aromatico a sei membri fuso in un anello a cinque membri lungo un bordo. L'anello a cinque membri ha un doppio legame e un atomo di azoto. La struttura di base dell'indolo può essere dotata di una varietà di gruppi laterali o legata ad anelli aggiuntivi. L'indolo e molti derivati ​​dell'indolo possono essere prodotti da una reazione di sintesi dell'indolo sviluppata da Emil Fischer (condensazione assistita da acido di chetoni con fenilidrazine).

La classe più importante di derivati ​​dell'indolo è il ciclopentano[ b ]indoli, molecole con una struttura costituita da un'unità indolica e da un anello aggiuntivo a cinque membri. Questo anello a cinque membri può contenere un centro di carbonio chirale, che è un anello in carbonio che ha due gruppi laterali aggiuntivi, e può essere organizzato in due modi che sono immagini speculari l'uno dell'altro. Solo uno dei due enantiomeri, o immagini speculari, si trova in natura. Però, la classica sintesi dell'indolo di Fischer produce un mix di entrambi gli enantiomeri.

Un team guidato da Santanu Mukherjee e Garima Jindal presso l'Indian Institute of Science, Bangalore (India) ha ora sviluppato una versione catalitica della sintesi dell'indolo di Fischer che produce principalmente uno degli enantiomeri (cioè, la reazione è enantioselettiva). I materiali di partenza sono una classe di dichetoni (2, ciclopentano-1 2-disostituito, 3-dioni) e derivati ​​della fenilidrazina dotati di speciali gruppi protettivi. Il segreto del loro successo è un catalizzatore speciale:un chirale, acido fosforico ciclico. La reazione viene condotta in presenza di cloruro di zinco come co-catalizzatore e di una resina scambiatrice di cationi acida, che cattura l'ammoniaca che si forma come sottoprodotto.

Il cuore del meccanismo di reazione è chiamato risoluzione cinetica dinamica. Durante la reazione, un idrazone chirale viene prima formato come intermedio in entrambe le forme enantiomeriche. Questo passaggio è reversibile, in modo che entrambi gli idrazoni enantiomerici possano interconvertire nel corso della reazione. La reazione degli idrazoni per produrre i derivati ​​dell'indolo è la vera reazione catalitica. Questa reazione è molto più veloce per uno degli enantiomeri idrazone rispetto all'altro perché una forma ha una geometria più favorevole quando si lega al catalizzatore chirale. L'altro enantiomero idrazone reagisce molto lentamente e porta solo a una piccola quantità del prodotto indolo. Anziché, l'enantiomero idrazone a reazione lenta si converte nell'enantiomero idrazone a reazione rapida, facendo sì che l'equilibrio alla fine si sposti al prodotto ciclopentano[ b ] indolo.

Questo metodo ha permesso al team di produrre molti diversi derivati ​​dell'indolo con rese moderate, ma con selettività enantiomerica da buona a eccellente.