De verwijdering van carboxylgroepen en het vrijkomen van alkylradicaalfragmenten uit de hechte binding van carboxylgroepen zijn veelbelovende richtingen in organische synthese, vooral bij de synthese van geneesmiddelen. Er zijn verschillende katalysatoren ontworpen om deze uitdaging op te lossen.

In een recente studie gepubliceerd in Wetenschap , onderzoekers van de University of Science and Technology of China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen rapporteerden hun nieuw ontwikkelde katalysatorsysteem, wat goedkoop en eenvoudig is.

De vrije radicalen zijn veelzijdig en controleerbaar, die de "Monkey King" van organische synthese vertegenwoordigt, maar het wordt gedrukt door de "grote berg" van de carboxylgroep.

Conventionele decarboxyleringsprocessen hebben beperkingen bij de industrialisatie. In recente jaren, de wetenschappelijke gemeenschap heeft geprobeerd een fotokatalytische reactie te gebruiken om decarboxyleringsconversie te bereiken, die voordelen heeft zoals een eenvoudige bediening, eenvoudige bediening, en energiebesparing. Het fotokatalytische systeem is met succes toegepast op de synthese van verschillende complexe functionele moleculen.

Echter, de meeste fotoredox-katalysatoren die momenteel worden gebruikt, zijn samengesteld uit edele metaalcomplexen zoals iridium en ruthenium of zijn synthetisch uitgebreide organische kleurstoffen met gecompliceerde structuren. Het is belangrijk om milieuvriendelijke en multifunctionele fotokatalytische systemen te ontwikkelen. De nieuwe katalysator heeft een nieuwe manier om het nieuwe mechanisme te gebruiken om goedkope katalysator te combineren met een carboxylgroep, duw redox reactiecyclus, en gemakkelijk en vrij de "vrije radicalen" te redden.

Gebaseerd op excitatie van zichtbaar licht voor intermoleculaire ladingsoverdracht, wetenschappers van USTC stelden een nieuw concept voor om een ​​katalytische redoxcyclus voor organische synthese te construeren. Ze ontdekten een eenvoudige, eenvoudig verkrijgbaar, zeer efficiënt en niet-metallisch anionisch composiet fotokatalytisch systeem voor decarboxylatieve reactie van carbonzuurderivaat.

Het voorgestelde katalytische systeem drijft tegelijkertijd een redoxcyclus aan, vereenvoudigt het fotokatalytische systeem, en vermindert de kosten van de fotokatalysator. Het systeem doorbreekt de beperkingen van de traditionele verwarmingsmethode, en lost de problemen op van overgangsmetalen die achterblijven bij de synthese van functionele verbindingen en geneesmiddelen.

Met behulp van dit systeem, redox-actieve esters afgeleid van verschillende natuurlijke en onnatuurlijke aminozuren veroorzaken met succes decarboxylativr-koppelingsreacties met een hoge efficiëntie en productie op gramschaal, wijzen op de haalbaarheid van industrialisatie.

Er wordt ook verwacht dat het de grootschalige industrialisatie van fotokatalytische technologie bij de productie van belangrijke functionele moleculen zal bevorderen, met belangrijke synthetisch-chemische waarde en goede vooruitzichten voor industriële toepassingen.

De resultaten kunnen een nieuw onderzoeksgebied in fotoredox-katalyse initiëren door een driecomponentensysteem te introduceren op basis van een zout, een fosfine en een elektronenacceptor om toegang te krijgen tot redox-actieve complexen zonder de noodzaak van traditionele overgangsmetaal- of complexe kleurstofkatalysatoren.

Deze studie illustreerde dat decarboxylatieve alkylering wordt bereikt zonder kostbare overgangsmetalen of organische kleurstoffen, wat voor veel synthetisch chemici goed nieuws kan zijn.