(Phys.org)—Type II polyketiden zijn een klasse van verbindingen die in de natuur worden aangetroffen als secundaire metabolieten die zijn afgeleid van micro-organismen. Hun complexe structuren worden gekenmerkt door gefuseerde polycyclische aromatische ringen die versierd zijn met een overvloed aan ketonen en hydroxylgroepen. Veel voorkomende antibiotica, antischimmel, en geneesmiddelen tegen kanker zijn type II polyketiden of zijn derivaten van deze natuurlijk voorkomende verbindingen. De "laboratoriumsynthese" van type II polyketiden is echter vaak een uitdaging; zoals in levende systemen, het is een zeer selectief meerstaps enzymatisch proces.

Onderzoekers van de Universiteit van Texas onder leiding van professor Michael J. Krische hebben een door ruthenium gekatalyseerde cycloadditie van benzocyclobutenonen en diolen ontwikkeld die rechtstreeks substructuren afleveren die worden aangetroffen in diverse type II polyketiden. Hun katalytische reacties omvatten opeenvolgende insertie van verzadigde diol-koolstof-waterstof (C-H) bindingen in een koolstof-koolstof (C-C) binding door middel van een ruthenacyclus-tussenproduct. Hun rapport verschijnt in Wetenschap .

Dit onderzoek bouwt voort op eerdere studies door deze groep over metaal-gekatalyseerde CC-bindingsvormende reacties van alcoholen via waterstofoverdracht - een moderne draai aan carbonyladditiechemie. Terwijl klassieke carbonyladdities typisch de reactie van voorgevormde organometaalreagentia met een aldehyde of keton (bijv. een Grignard-reactie), in het huidige artikel worden deze reactieve soorten tijdelijk en in tweevoud gegenereerd. De rutheniumkatalysator wordt ingevoegd in een gekleurde C-C-binding om een ​​ruthenacyclus te vormen die TWEE koolstof-rutheniumbindingen draagt, en de katalysator zet de diol om in een tijdelijk diketon. Deze soorten houden zich bezig met dubbele carbonyladditie die resulteert in cycloadditie. Het netto resultaat is de formele insertie van twee verzadigde diol C-H bindingen in een verzadigde C-C binding.

Als een modelreactie om hun concept te testen, de auteurs reageerden benzocyclobutenon met trans -cyclohexaan 1, 2-diol in aanwezigheid van hun rutheniumkatalysator. Na het aanpassen van de reactieomstandigheden, ze verkregen een opbrengst van 88% van het tricyclische product dat een bruggenhoofddiol draagt, die uitsluitend gevormd als de syn -stereo-isomeer.

Om de veelzijdigheid van hun omstandigheden te onderzoeken, ze reageerden een reeks benzocyclobutenonen met een verscheidenheid van 1, 2-diolen. Verschillende van de geteste diolen hadden gefuseerde ringen. Dit resulteerde in de vorming van cycloadducten met tetracyclische substraten gevonden in verschillende type II polyketiden, waaronder natuurlijke producten van angucycline met overbelaste "bay-regio" -architecturen. Opmerkelijk, elk van de reacties vertoonde volledige regio- en stereoselectiviteit. Aanvullend, de reactie tolereerde halogenidesubstitutie op de benzeenring waardoor verdere functionalisering mogelijk was.

Studies om het reactiemechanisme op te helderen toonden aan dat de cycloadditie op een redox-onafhankelijke manier kan worden uitgevoerd. Dat is, het benzocyclobutenon kan reageren met een diol, een ketol, of een dion dat hetzelfde product produceert als een enkele regio- en stereo-isomeer. Hoewel de reactie van de diol oxidatief is en een kleine overmaat benzocyclobutenon vereist, de reactie van het ketol is redox-neutraal en kan worden uitgevoerd met gelijke hoeveelheden benzocyclobutenon en ketol. De reductieve reactie van het dion vereist de toevoeging van 2-propanol om als reductiemiddel te werken

Naast het verbreden van de toegang tot type II polyketiden, de reactiviteit die door deze studies wordt belichaamd, heeft bredere implicaties op het gebied van chemische synthese.

Dr. Michael Krische vertelde: PhysOrg, "In tegenstelling tot de recente vooruitgang op het gebied van C-H-activering, de ontwikkeling van katalysatoren die C-C sigma-bindingen modificeren is achtergebleven, en is grotendeels beperkt tot intramoleculaire reacties die gebonden π-bindingen invoegen, vaak regiegroepen nodig. Waterstofoverdracht biedt een brede, nieuwe benadering van de functionalisering van CC-bindingen met behulp van overvloedige, hernieuwbare alcoholen als koppelingspartners."

© 2017 Fys.org