Atropisomeren zijn een klasse van stereo-isomeren (chemische verbindingen die verschillen in ruimtelijke rangschikking van atomen) die voortkomen uit beperkte rotatie rond een enkele binding en die verschillende toepassingen in de chemie hebben. Daten, het meeste onderzoek naar atropisomeren heeft zich gericht op "biarylatropisomeren" (vanwege de rotatiebeperking rond een koolstof-koolstofbinding), maar het is ook mogelijk dat atropisomeren ontstaan ​​door rotatiebeperkingen rond een stikstof-koolstof (N-C) binding. Deze N-C axiaal chirale verbindingen worden aangetroffen in verschillende natuurlijke producten en bioactieve verbindingen en hebben dus veelbelovende toepassingen in de geneeskunde en de landbouw. Verder, het is bekend dat deze bruikbaar zijn als chirale bouwstenen en chirale liganden.

Natuurlijk, voordat onderzoekers kunnen profiteren van dergelijke toepassingen, ze moeten een haalbare methode ontwikkelen om het te synthetiseren. "Hoewel onlangs een aantal bioactieve verbindingen en natuurlijke producten met een N-C axiaal chirale structuur zijn gevonden, er was geen efficiënte synthesemethode bekend, " merkt professor Osamu Kitagawa op van het Shibaura Institute of Technology (SIT), Japan. Om dit probleem aan te pakken, Prof. Kitagawa en zijn team hebben de afgelopen decennia besteed aan het ontwikkelen van efficiënte methoden voor de synthese van N-C axiaal chirale verbindingen. In een onlangs gepubliceerd artikel in Rekeningen van chemisch onderzoek , Prof Kitagawa vat de prestaties van zijn team sinds 2002 samen.

In 2001, De groep van prof. Kitagawa begon met het onderzoeken van een nooit eerder geprobeerde katalytische asymmetrische synthese van ortho-tert-butylaniliden en andere N-C axiaal chirale verbindingen. In 2005, ze ontdekten dat het reageren van achirale secundaire ortho-tert-butylaniliden met 4-joodnitrobenzeen in aanwezigheid van een chirale palladium (Pd) katalysator (katalytische enantioselectieve aromatische aminering) resulteerde in de zeer enantioselectieve (asymmetrische) synthese van NC axiaal chirale N-gearyleerde ortho- tert-butylaniliden. Vervolgens experimenteerden ze met het aanpassen van deze intermoleculaire N-aryleringsreactie voor gebruik bij intramoleculaire reacties, en hun inspanningen leidden tot de synthese van verbindingen genaamd "N-C axiaal chirale lactamen" (die een hoge optische zuiverheid hadden). belangrijk, deze reacties vertegenwoordigden de eerste enantioselectieve syntheses van N-C axiaal chirale verbindingen met een chirale katalysator.

De onderzoekers zetten hun werk voort door chirale Pd-gekatalyseerde intramoleculaire N-arylaties te gebruiken om de enantioselectieve syntheses van N-C axiaal chirale chinoline-4-on- en fenanthridine-6-on-derivaten te bereiken. Ze gebruikten ook verschillende chirale Pd-gekatalyseerde reacties om optisch actieve N-C axiaal chirale verbindingen te bereiden, N-(2-tert-butylfenyl)indolen genaamd. 3-(2-broomfenyl)chinazoline-4-onen, en N-(2-tert-butylfenyl)sulfonamiden. Het onderzoek van prof. Kitagawa heeft geleid tot de succesvolle synthese van potentieel bruikbare verbindingen, zoals een N-C axiaal chiraal mebroqualon dat werkt als een agonist van specifieke receptoren die in de hersenen aanwezig zijn, genaamd "GABA-receptoren" (en heeft potentiële therapeutische eigenschappen).

In feite, sinds 2005, de enantioselectieve synthese van N-C axiaal chirale verbindingen is een onderwerp geworden van aanzienlijk belang voor chemici buiten het onderzoeksteam van prof. Kitagawa. Bijvoorbeeld, de literatuur over de synthese van axiaal chirale aniliden met katalytische enantioselectieve aromatische amines gaat terug tot 2005, met een onderzoekspaper van het team van prof. Kitagawa, maar sindsdien, andere onderzoeksgroepen hebben meer dan 70 originele artikelen gepubliceerd over zeer enantioselectieve synthese van verschillende N-C axiaal chirale verbindingen met behulp van chirale katalysatoren. Verder, het artikel uit 2010 van het team over de katalytische enantioselectieve synthese van N-C axiaal chirale indolen vertegenwoordigde een belangrijke bijdrage aan de ontwikkeling van axiaal chirale indolchemie, en verschillende onderzoeksgroepen hebben sindsdien katalytische asymmetrische syntheses ontwikkeld voor verschillende indoolderivaten die een CC-chirale as of een N-C-chirale as bevatten. Prof. Kitagawa zelf ziet het werk van zijn laboratorium als belangrijke toepassingen voor "de synthese van optisch actieve geneesmiddelverbindingen en natuurlijke producten met N-C axiale chiraliteit."

Tot slot, Het onderzoeksteam van prof. Kitagawa is erin geslaagd katalytische enantioselectieve syntheses van N-C axiaal chirale verbindingen te bedenken. Dit werk heeft andere onderzoeksteams geïnspireerd om verdere bijdragen op hetzelfde gebied te leveren en heeft geleid tot werkbare synthetische routes voor bioactieve verbindingen met potentiële medicinale waarde. Prof Kitagawa voorspelt dat de katalytische asymmetrische synthese van N-C axiaal chirale verbindingen de aandacht zal blijven trekken, dankzij het potentiële gebruik van dergelijke verbindingen op een breed scala van gebieden.