Chemici van de National University of Singapore hebben een manier gevonden om plaatsselectieve borylering van alkenen te bereiken met behulp van aarde-overvloedige op ijzer gebaseerde katalysatoren om de synthese van hoogwaardige chemicaliën te vergemakkelijken.

Vanwege hun talrijke wenselijke eigenschappen, boorbevattende moleculen spelen een sleutelrol bij het ontdekken van geneesmiddelen en dienen als onmisbare voorlopers van diverse chemische producten, variërend van farmaceutische producten tot polymere materialen. In deze context, een aantrekkelijke benadering om toegang te krijgen tot alifatische organoboorverbindingen omvat katalytische hydroboratie of protoboratie van dubbele koolstof-koolstof (C-C) bindingen, reacties waarbij waterstof en boor beide worden toegevoegd aan een alkeen. Een moderne variant van dit proces omvat borylatie op afstand, waarbij boor op afstand van de oorspronkelijke reactieve plaats wordt ingebracht. Echter, bestaande methoden leiden vaak tot borylaties aan het eindpunt of op geactiveerde posities geminale (α) tot functionele eenheden. Het installeren van de felbegeerde borylgroep op niet-geactiveerde posities is een enorme uitdaging.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. KOH Ming Joo, van het departement scheikunde, NUS heeft een nieuwe katalytische transformatie ontwikkeld die bekend staat als remote protoboration. In dit systeem, een enkel op ijzer gebaseerd complex bevordert de isomerisatie van alkeen gevolgd door plaatsselectieve protoboryl-additie aan de C=C-binding. Dus, borium kan worden geïnstalleerd op doorgaans minder geactiveerde posities vicinaal (β) van gemeenschappelijke functionele groepen. Het protocol heeft een aanzienlijke reikwijdte en bruikbaarheid bij de synthese van medicinaal relevante verbindingen.

Gedetailleerde mechanistische studies onthulden dat het succes van protoboratie op afstand ligt in de in situ-generatie van twee katalytische organoironsoorten (ijzerhydride en ijzerboryl) die in synergie werken. Door gebruik te maken van deze inzichten, het team toonde aan dat mengsels van alkeenregio-isomeren (in ongeraffineerde chemische grondstof) kunnen worden omgezet in een enkel product, en selectieve toegang tot borylalkaanregio-isomeren uit één alkeensubstraat kan worden bereikt.

Prof Koh zei, "De twee katalytische tussenproducten van organoiron hebben verschillende reactiviteitsprofielen, waardoor ze naast elkaar kunnen bestaan ​​en op een selectieve manier kunnen reageren. Een belangrijke controlerende factor is de hoeveelheid aanwezige protonenbron, hetzij onvoorzien in situ gegenereerd of exogeen toegevoegd aan het reactiemengsel. Dit helpt om de relatieve snelheden van alkeenisomerisatie en protoboratie af te stemmen."

"Deze ontdekking heeft enorme implicaties die verder gaan dan protoboratie op afstand. Als we de positie van alkeenverschuivingen en daaropvolgende protoboryl-insertie nauwkeurig kunnen manipuleren, we kunnen borium in potentie installeren op elke gewenste locatie van een organisch molecuul. De inzichten die uit onze studies zijn verkregen, zullen naar verwachting de algemene inspanningen naar dit uiteindelijke doel bevorderen, " voegde prof Koh toe.

Het onderzoeksteam is van plan de nieuwe concepten toe te passen om andere uitdagingen aan te gaan met betrekking tot plaatsselectieve functionaliseringen van organische moleculen voor de synthese van belangrijke verbindingen van belang.