Een duurzamer gebruik van chemische hulpbronnen is onderdeel van de Agenda 2030 van de Verenigde Naties. Synthetisch chemici werken daarom aan het ontwerpen en uitvoeren van efficiënte syntheses. Binnen het arsenaal van de synthetisch organisch chemicus spelen processen die meerdere moleculen (koppelpartners) in één stap aan elkaar koppelen, de zogenaamde multicomponentreacties (MCR's), een centrale rol. Dit worden beschouwd als duurzame en milieuvriendelijke technologieën voor de snelle productie van complexe structuren en medicijnen in een enkele reactiestap. Een team van onderzoekers onder leiding van scheikundeprofessor Frank Glorius (Universiteit van Münster) en Dr. Huan-Ming Huang (Universiteit van Münster en ShanghaiTech University) is er nu voor het eerst in geslaagd om zogenaamde ketylradicalen te gebruiken voor een nieuwe MCR. Deze studie is gepubliceerd in het onlangs opgerichte tijdschrift Nature Synthesis .

"Ketylradicalen zijn zeer belangrijke soorten in de synthetische chemie. Ze worden vaak gebruikt bij de synthese van complexe natuurlijk voorkomende producten. Katalytische chemische transformaties waarbij ketylradicalen worden gebruikt, blijven echter een uitdaging. Hun vorming vereist vaak 'harde' reactieomstandigheden met een hoge temperatuur De radicalen kunnen ook niet-selectief zijn in hun reactiepaden, wat betekent dat ze moeilijk te controleren zijn", legt Huan-Ming Huang uit.

Het onderzoeksteam gebruikte ketylradicalen en palladiumkatalyse opgewekt door zichtbaar licht om een ​​MCR te creëren tussen verschillende koppelingspartners. Bij de selectie van de koppelingspartners (aldehyden, 1,3-dienen en verschillende nucleofielen) hebben de onderzoekers rekening gehouden met verschillende aspecten:Welke stoffen zijn nodig om de reactie te laten plaatsvinden, welke zijn direct beschikbaar en welke producten zijn nuttig?

"We zijn erin geslaagd radicalen van het ketyl-type te temmen door zichtbaar licht te combineren met kleine hoeveelheden van een in de handel verkrijgbare palladiumkatalysator", zegt co-auteur Peter Bellotti. "Deze operationeel eenvoudige, redox-neutrale en dus milieuvriendelijke benadering zou een algemeen platform kunnen worden voor de constructie van zogenaamde complexe homoallylische alcoholmotieven, een veelgebruikt structureel motief in de synthetische chemie. De eenstapssynthese van belangrijke tussenproducten die kunnen worden verder omgezet in waardevolle producten is het bewijs van de veelzijdigheid van deze aanpak."

Naast de synthetische mogelijkheden van deze methode, onderzocht het team de mechanistische fijne kneepjes met behulp van een gecombineerde experimentele mechanistische analyse en dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) berekeningen. "We verwachten dat de combinatie van zichtbaar licht met overgangsmetalen zoals palladium verdere onvoorziene synthetische transformaties zou kunnen inspireren die verder gaan dan de gevestigde gekatalyseerde reacties", zegt Frank Glorius. + Verder verkennen

Een nieuwe manier om moleculen te maken voor de ontwikkeling van geneesmiddelen