I tre reagenti e il loro legame:radicale di tipo chetilico a sinistra, 1,3-diene al centro e solfato nucleofilo a destra. Gli atomi reattivi e il legame che si stanno formando sono evidenziati in giallo (carbonio chetilico e primo legame C―C) e arancione (atomo nucleofilo di zolfo e secondo legame C―S). Sullo sfondo è visibile il complesso di palladio cataliticamente attivo, con il centro del palladio evidenziato in arancione. Credito:WWU – Peter Bellotti
Un uso più sostenibile delle risorse chimiche fa parte dell'Agenda 2030 delle Nazioni Unite. I chimici di sintesi stanno quindi lavorando per progettare e realizzare sintesi efficienti. All'interno dell'arsenale del chimico organico sintetico, i processi che collegano diverse molecole (partner di accoppiamento) in un unico passaggio, le cosiddette reazioni multicomponente (MCR), giocano un ruolo centrale. Queste sono considerate tecnologie sostenibili e rispettose dell'ambiente per la produzione rapida di strutture complesse e farmaci in un'unica fase di reazione. Un team di ricercatori guidato dal professore di chimica Frank Glorius (Università di Münster) e dal dottor Huan-Ming Huang (Università di Münster e ShanghaiTech University) è ora riuscito per la prima volta a utilizzare i cosiddetti radicali chetilici per un nuovo MCR. Questo studio è stato pubblicato sulla rivista di recente fondazione Nature Synthesis .
"I radicali chetilici sono specie molto importanti nella chimica sintetica. Sono spesso usati nella sintesi di prodotti naturali complessi. Tuttavia, le trasformazioni chimiche catalitiche che utilizzano i radicali chetilici rimangono impegnative. La loro formazione richiede spesso condizioni di reazione "dure" con una temperatura elevata I radicali possono anche essere non selettivi nelle loro vie di reazione, il che significa che sono difficili da controllare", spiega Huan-Ming Huang.
Il team di ricerca ha utilizzato i radicali chetilici e la catalisi del palladio eccitati dalla luce visibile per creare un MCR tra diversi partner di accoppiamento. Nella scelta dei partner di accoppiamento (aldeidi, 1,3-dieni e vari nucleofili), i ricercatori hanno tenuto conto di vari aspetti:quali sostanze sono necessarie affinché avvenga la reazione, quali sono prontamente disponibili e quali prodotti sono utili?
"Siamo riusciti a domare i radicali di tipo chetilico combinando la luce visibile con piccole quantità di un catalizzatore di palladio disponibile in commercio", afferma il coautore Peter Bellotti. "Questo approccio operativamente semplice, redox-neutrale e quindi rispettoso dell'ambiente potrebbe diventare una piattaforma generale per la costruzione dei cosiddetti motivi complessi di alcol omoalllico, un motivo strutturale frequentemente utilizzato nella chimica sintetica. La sintesi in un solo passaggio di intermedi chiave che possono essere ulteriormente convertito in prodotti di valore è la prova della versatilità di questo approccio."
Oltre alle capacità sintetiche di questo metodo, il team ha studiato le complessità meccanicistiche utilizzando un'analisi meccanicistica sperimentale combinata e calcoli della teoria del funzionale della densità (DFT). "Prevediamo che la combinazione della luce visibile con metalli di transizione come il palladio potrebbe ispirare ulteriori trasformazioni sintetiche impreviste oltre le reazioni catalizzate stabilite", afferma Frank Glorius. + Esplora ulteriormente
