Aromatische esters zijn chemicaliën die een aromatische ring bevatten die bestaat uit functionele groepen die esters worden genoemd. Deze organische verbindingen worden veel gebruikt als chemische grondstof in industrieën zoals voedsel en dranken, geneesmiddelen, en cosmetica. Dus, het vinden van efficiënte reacties voor hun synthese is een belangrijk onderzoeksgebied in de organische chemie.

In de aardolie-industrie, chemici gebruiken een unieke reactie genaamd aromatische isomerisatie voor de synthese van aromatische verbindingen, waarin de functionele groep (voornamelijk koolwaterstof) op het koolstofatoom in het uitgangsmateriaal migreert naar een ander koolstofatoom op de aromatische ring. Maar, deze reactie vereist zware omstandigheden, en daarom, er zijn grote twijfels over de duurzaamheid ervan.

Om deze beperking te overwinnen, onderzoekers van Waseda University, Japan, onder leiding van professor Junichiro Yamaguchi, getracht aromatische esters van fijne kwaliteit te produceren met mildere reacties, in een studie gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang . De wetenschappers haalden hun inspiratie uit een andere reactie, de halogeendansreactie genoemd, waarbij een halogeensubstituent wordt verplaatst naar een ander koolstofatoom op de aromatische ring en vaak wordt gebruikt bij de totale synthese van complexe natuurlijke producten. Ze wilden weten of een soortgelijke reactie ook voor esters zou kunnen worden ontwikkeld.

Maar, dit was geen sinecure, omdat het niet gemakkelijk is om de estergroep onder milde omstandigheden van positie te laten veranderen van de ene ringkoolstof naar de andere. Gelukkig, de eerdere experimenten van de onderzoekers met estertransformatiereacties hadden aangetoond dat dit mogelijk was, hoewel deze reactie nog niet geoptimaliseerd was. Yamaguchi zegt, "Tijdens onze recente inspanningen bij de ontwikkeling van decarbonylatieve transformaties van aromatische esters, we ontdekten onverwacht een aromatische verbinding met ester die van de ene koolstof naar de andere koolstof was verplaatst. Na het optimaliseren van de voorwaarden, konden we een nieuwe reactie ontwikkelen, die we bij toeval ontdekten."

De truc om deze nieuwe reactie te ontwikkelen was een palladiumkatalysator bestaande uit een gemakkelijk te hanteren difosfineligand genaamd dcypt, ontwikkeld door de wetenschappers. Toen de wetenschappers deze nieuwe katalysator testten, ze waren verrast door de reactie, wat ertoe leidde dat de estergroep met succes op de aromatische ring werd verplaatst - een bevinding die ongekend was. De onderzoekers noemden het proces "ester-dansreactie, " vanwege het vermogen van estergroepen om rond de aromatische ring te "dansen". Over hun prestatie, Yamaguchi zegt, "In een van onze experimenten met transformaties van aromatische esters, we ontdekten dat onze 'zelfgemaakte' katalysator een moeilijke omzettingsreactie mogelijk maakt. Dit was een spannende nieuwe ontdekking.''

De onderzoekers gingen vervolgens verder met het optimaliseren van de omstandigheden voor deze reactie, in een poging om het zo efficiënt mogelijk te maken. Aanvankelijk, het product werd verkregen met een lage opbrengst. Maar de onderzoekers gaven niet op. Hun experimenten vonden geschikte concentraties van een palladiumzout, dcypt, en een chemisch reagens genaamd kaliumcarbonaat onder optimale omstandigheden, hetgeen resulteerde in een productopbrengst van wel 85%. Ze ontdekten ook dat deze drie reagentia cruciaal waren voor het optreden van de reactie.

Met deze geoptimaliseerde reactieomstandigheden, de wetenschappers onderzochten deze nieuwe ester-dansreactie in andere aromatische stoffen, zoals fenylbenzoaten, heteroarenen, en andere aromaten. Ze ontdekten dat het combineren van deze reactie met andere ester-transformerende reacties, zoals arylering, aminering, en verethering, geproduceerde verbindingen met een reeks verschillende substitutiepatronen. interessant, sommige derivaten van de producten waren veel duurder dan het uitgangsmateriaal, wat betekent dat dit een algemeen kostenefficiënt proces was. Verder, ze behaalden met succes een 1, 3-translocatieproduct om een ​​combinatie van de dubbele esterdans en decarbonylering aan te tonen.

Met de nieuwe katalysator ontwikkeld door de onderzoekers en de geoptimaliseerde katalytische reactie, het duurzaam synthetiseren van aromatische verbindingen kan nu eenvoudiger worden. Yamaguchi concludeert, "Wij geloven dat onze onconventionele maar voorspelbare benadering van het gebruik van de 'esterdansreactie' de organisch chemicus zal helpen bij het synthetiseren van aromatische verbindingen die gewoonlijk moeilijk en duur zijn om te maken."