Gli scienziati utilizzano l'azione cooperativa di un sistema ligando-controione per la produzione sostenibile di etere necessaria per applicazioni farmaceutiche. Credito:Università Ritsumeikan
Il continuo sviluppo dei prodotti farmaceutici dipende dalla capacità di formare un'ampia gamma di legami chimici. Gli eteri diarilici, caratterizzati dalla presenza di un atomo di ossigeno connesso a due gruppi arilici, sono una classe di composti organici con un'ampia gamma di applicazioni, in particolare come refrigerante e antisettico per la prevenzione delle infezioni. In particolare, gli eteri diarilici sono stati un argomento di interesse di ricerca in quanto la loro sintesi organica si è rivelata difficile. Possono essere formati da alcoli arilici, o fenoli, quando un secondo gruppo arilico sostituisce l'idrogeno alcolico. Ma gli attuali metodi di arilazione con fenolo O sono inefficienti e utilizzano rari catalizzatori di metalli di transizione (in particolare la reazione di accoppiamento incrociato catalizzata dal palladio ha vinto il Premio Nobel per la chimica 2010). Inoltre, non sono selettivi, il che significa che vengono generati molti prodotti secondari diversi, riducendo l'efficienza e la resa finale del composto organico desiderato.
Ora, un team di ricercatori della Ritsumeikan University, in Giappone, ha proposto un'alternativa più sostenibile ai catalizzatori dei metalli di transizione. In questo lavoro, il metallo di transizione viene sostituito con un materiale di partenza facilmente disponibile e facilmente sintetizzabile, il trimetossifenil (TMP)-iodonio (III) acetato. "Questo sale di iodio contiene due strutture chiave, vale a dire il ligando TMP e il controione acetato, che lavorano insieme per aumentare la reattività della reazione di O-arilazione e, a sua volta, migliorare la formazione del legame etereo, portando a rese significativamente più elevate di eteri diarilici rispetto a quanto riportato in passato. È un perfetto lavoro di squadra", spiega l'assistente del professor Kotaro Kikushima, l'autore principale dello studio. Questo documento è stato reso disponibile online il 7 marzo 2022 ed è stato pubblicato nel volume 24 numero 10 della rivista Lettere organiche il 18 marzo 2022.
Sulla base delle caratteristiche strutturali del fenil(TMP)iodio acetato, i ricercatori hanno previsto che il sale di diariliodonio avrebbe un'elevata reattività. Di conseguenza, nel loro studio è stata determinata per la prima volta la combinazione del gruppo trimetossifenile e dell'anione acetato che lavorano insieme per migliorare la reattività dell'atomo di ossigeno fenolo.
La varietà e la diversità dei composti è un fattore importante nella progettazione di metodi per un futuro della chimica verde e sostenibile. Per testare la natura generale di questo metodo, il team ha testato e utilizzato vari gruppi funzionali organici per l'O-arilazione. Con loro grande gioia, hanno scoperto che il metodo era estremamente robusto e tollerante a una varietà di gruppi funzionali, portando a un'ampia gamma di eteri sintetizzati con rese significativamente più elevate rispetto ad altre tecniche riportate, una considerazione importante per le applicazioni industriali. Il potenziale per adattare questo processo alle esigenze industriali è stato dimostrato anche eseguendo la reazione su una scala di grammi, mantenendo un'elevata efficienza. Oltre alle rese elevate e ai materiali di partenza sostenibili, il metodo presentava un ulteriore vantaggio rispetto alle tecniche attuali:una maggiore selettività. Il gruppo TMP ha guidato l'arilazione selettiva dell'altro gruppo funzionale, consentendo un maggiore controllo e senza prodotti collaterali indesiderati.
"Il presente metodo fornirebbe un accesso robusto e conveniente a un'ampia gamma di utili molecole organiche in condizioni ecosostenibili senza la necessità di catalizzatori di metalli di transizione. Il nostro prossimo obiettivo è riciclare e riutilizzare i rifiuti contenenti iodio, che si forma come prodotto collaterale durante l'arilazione. I metodi elettrochimici o fotochimici potrebbero quindi essere utilizzati per ripristinare in modo sostenibile lo iodio ipervalente (III) che potrebbe quindi essere utilizzato in un'altra arilazione", spiega il professor Toshifumi Dohi, coautore dello studio.
L'aggiunta di queste strategie di riciclaggio verde alla reazione di arilazione presentata fornirebbe la metodologia sintetica sostenibile ideale per formazioni di legame prive di metalli di transizione senza rifiuti chimici pericolosi, un cambiamento sismico nella sostenibilità della sintesi organica. Con l'impressionante lavoro di squadra tra ligandi e controioni dimostrato, il futuro della chimica organica non è mai stato così verde. + Esplora ulteriormente
