Anorganische scheikunde, nieuwe reacties ontdekken is één ding, maar om ze efficiënt af te voeren is iets heel anders. De vorming van koolstof-koolstofbindingen vormt de kern van de organische synthese, waardoor we verschillende functionele groepen kunnen samenvoegen tot een eindeloze reeks nuttige verbindingen. Nutsvoorzieningen, Onderzoekers van de Kanazawa University hebben een van de belangrijkste van die reacties netjes gestroomlijnd.

Onverzadigde ketonen bevatten een C=O-groep en een C=C-binding. Als die twee worden gescheiden door een CH ₂ groep, het keton is van het "bèta-gamma"-type. Logisch genoeg, ze kunnen worden gemaakt door een C=O-carbonyl te laten reageren met een allylische (C=C-bevattende) alcohol. Echter, op de gewone weg, deze moeten vooraf worden geactiveerd met een metaal en een organische vertrekkende groep, respectievelijk, wat omslachtig en kostbaar is.

"Reageer een aldehyde direct met een alcohol, en je rekent af met de dure pre-activering, " zegt Hirohisa Ohmiya, hoofdauteur van de studie, gepubliceerd in Chemie:een Europees tijdschrift . "Als bijkomend voordeel het bijproduct is slechts water, gevormd door het verdrijven van een H-atoom en een OH-groep. Helaas, de koolstofatomen die we nodig hebben om te reageren stoten elkaar normaal af, omdat ze allebei positief geladen zijn."

Echter, zoals de studie laat zien, de uitdrogende (waterafgevende) reactie kan worden gestimuleerd door een klassieke truc in het arsenaal van de chemicus:umpolung, of het omkeren van de polariteit. De normaal elektrofiele (positieve) C=O koolstof wordt omgezet via katalyse. Gegrond door de elektronendichtheid geschonken door een N-heterocyclische carbeen (NHC) katalysator, de carbonyl wordt een negatief geladen nucleofiel, klaar om te reageren met de elektrofiele alcohol.

Zowel aldehyden als allylische alcoholen zijn gemakkelijk verkrijgbaar, en het Kanazawa-team synthetiseerde een diversiteit aan producten met een goede opbrengst. Veel biologische verbindingen zijn bèta-gamma onverzadigde ketonen, bijvoorbeeld het team produceerde een steroïde derivaat door selectieve reactie van de gewenste steroïde C=O-groep. Deze klasse van ketonen is ook een belangrijke halte op de route naar grotere moleculen.

Terwijl de NHC-katalysator het carbonylsubstraat voor de reactie voorbereidt, een tweede katalysator is nodig om de alcohol te activeren. Dit fosfinegebonden palladiumcomplex, gegenereerd in situ tijdens de reactie, vormt een kation dat allylering ondergaat met het negatief geladen NHC/carbonylanion. De combinatie van katalysatoren is een mooi voorbeeld van synergetische samenwerking tijdens een reactie.

"Dit zal ongetwijfeld bèta-gamma onverzadigde ketonen veel toegankelijker maken, ", zegt hoofdauteur Hirohisa Ohmiya. "Chemici hebben net als iedereen een verantwoordelijkheid voor het milieu, dus het gebrek aan bijproducten en het economische karakter van de reactie zullen belangrijke troeven zijn bij opschaling naar de industrie. Onze volgende uitdaging is om een ​​chiraal selectieve versie te bedenken voor asymmetrische synthese."