Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology hebben een nieuwe strategie ontwikkeld voor het produceren van een breed scala aan organotinverbindingen, die de bouwstenen zijn van veel organische synthesemethoden. Hun aanpak is gebaseerd op de foto-excitatie van stannylanionen, die hun elektronische toestand verandert en hun selectiviteit en reactiviteit verhoogt om bruikbare verbindingen te vormen. Dit protocol zal nuttig zijn voor de efficiënte synthese van veel bioactieve producten, nieuwe medicijnen, en functionele materialen.

Organotinverbindingen, ook bekend als stannanen, zijn gemaakt van tin (Sn), koolwaterstoffen, en soms andere elementen zoals stikstof en zuurstof. Tijdens de jaren zeventig, stannanen kwamen snel in de schijnwerpers als bouwstenen op het gebied van organische synthese, voornamelijk vanwege hun gebruik als reagentia in de Stille-reactie, wat voor chemici essentieel blijft om verschillende organische moleculen te combineren.

Even belangrijk voor de organotin-reagentia zijn de technieken en moleculen waarop we vertrouwen om ze te maken. Stannylanionen hebben hun plaats verworven als de meest gebruikte voorloper voor organotinreagentia. Echter, hun chemische eigenschappen maken ze vatbaar voor ongewenste reacties die concurreren met de synthese van het beoogde organotinreagens. Dit verlaagt de opbrengst en legt beperkingen op de hoofdreactie, beperking van de mogelijke organotin-reagentia die in de praktijk kunnen worden geproduceerd.

Verrassend genoeg, in een recent gezamenlijk onderzoek door het Tokyo Institute of Technology en de University of Tokyo, Japan, wetenschappers ontdekten een nieuw type stannyl-soorten die nuttig zijn voor het produceren van organotin-reagentia. In hun krant gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , ze leggen uit dat deze nieuwe stannyl-soort voor het eerst werd getheoretiseerd op basis van kleine anomalieën die in eerdere werken werden waargenomen. "Tijdens onze studies met stannylanionen, we hebben af ​​en toe kleine hoeveelheden verbindingen gedetecteerd die distannanen worden genoemd en die waarschijnlijk zijn gegenereerd door de bestraling van stannylanionen met licht. Geïnspireerd door deze observaties, we raakten geïnteresseerd in het verkennen van de synthesetoepassingen van deze theoretische foto-geëxciteerde stannylanionsoorten, " legt assistent-professor Yuki Nagashima uit, hoofdonderzoeker van Tokyo Tech.

Door middel van dichtheidsfunctionaaltheorie berekeningen, het team bepaalde dat trimethyltin-anion (Me3Sn), een model stannyl anion, heeft een bijzondere affiniteit met blauw licht, die het molecuul bekrachtigt tot een aangeslagen 'enkele' toestand. Vanuit deze staat, het systeem vordert van nature naar een andere staat die bekend staat als opgewonden 'triplet, " waar twee elektronen ongepaard zijn. Deze gemakkelijk te induceren progressie van een stannylanion naar een stannylradicaal in een aangeslagen 'triplet'-toestand geeft de stannyl-soort enorm verschillende chemische eigenschappen, inclusief verhoogde reactiviteit en selectiviteit naar bepaalde verbindingen.

De wetenschappers onderzochten reacties tussen foto-geëxciteerde stannylanionen en verschillende verbindingen, inclusief alkynen, arylfluoriden, en arylhalogeniden. Ze ontdekten dat de foto-geëxciteerde stannyl-soort een ongekende selectiviteit had voor de synthese van verschillende bruikbare reagentia die conventionele stannylanionen niet gemakkelijk konden produceren. Bovendien, deze foto-geëxciteerde anionen hadden een opmerkelijk vermogen tot defluorstannylering en dehalostannylering van arylmoleculen. In eenvoudiger bewoordingen, dit betekent dat als u een arylfluoride of halide (een organisch molecuul met een fluor- of halogenidegroep, respectievelijk), het is gemakkelijk om een ​​reactie op te zetten die de fluor- of halogenidegroep vervangt door een stannylgroep. Hierdoor konden de onderzoekers een breed scala aan organotin-reagentia maken die nuttig zijn voor Stille-reacties.

Enthousiast over de resultaten, Prof. Nagashima merkt op:"Hoewel er in de loop van bijna twee eeuwen veel stannyleringsmethoden en -reagentia zijn ontwikkeld, ons protocol met behulp van foto-geëxciteerde anionsoorten biedt een nieuw en complementair hulpmiddel voor het bereiden van een breed scala aan organotinverbindingen."

Deze nieuwe methode zal zeker nuttig zijn voor het synthetiseren van veel bioactieve producten, nieuwe medicijnen, en functionele materialen, en verdere studies zijn al aan de gang om te zien hoe ver het ons zal brengen.