De verdere ontwikkeling van geneesmiddelen hangt af van het vermogen om een ​​breed scala aan chemische bindingen te vormen. Diarylethers, gekenmerkt door de aanwezigheid van een zuurstofatoom dat is verbonden met twee arylgroepen, zijn een klasse van organische verbindingen met een breed scala aan toepassingen, met name als koelmiddel en als antisepticum voor het voorkomen van infecties. Met name diarylethers zijn een onderwerp van onderzoeksinteresse, omdat hun organische synthese moeilijk is gebleken. Ze kunnen worden gevormd uit arylalcoholen, of fenolen, wanneer een tweede arylgroep de alcoholische waterstof vervangt. Maar de huidige fenol-O-aryleringsmethoden zijn inefficiënt en maken gebruik van zeldzame overgangsmetaalkatalysatoren (met name de door palladium gekatalyseerde kruiskoppelingsreactie won in 2010 de Nobelprijs voor de Scheikunde). Bovendien zijn ze niet-selectief, wat betekent dat er veel verschillende bijproducten worden gegenereerd, waardoor de efficiëntie en de uiteindelijke opbrengst van de gewenste organische verbinding afnemen.

Nu is door een team van onderzoekers van de Ritsumeikan University, Japan, een duurzamer alternatief voor overgangsmetaalkatalysatoren voorgesteld. In dit werk wordt het overgangsmetaal vervangen door een gemakkelijk verkrijgbaar en gemakkelijk gesynthetiseerd uitgangsmateriaal, trimethoxyfenyl (TMP)-jodonium (III) acetaat. "Dit jodoniumzout bevat twee sleutelstructuren, namelijk het TMP-ligand en het acetaat-tegenion, die samenwerken om de reactiviteit van de O-aryleringsreactie te verhogen en op hun beurt de vorming van de etherbinding verbeteren, wat leidt tot aanzienlijk hogere opbrengsten aan diarylethers. dan in het verleden is gemeld. Het is een perfect teamwerk", legt assistent-professor Kotaro Kikushima, de hoofdauteur van het onderzoek, uit. Dit artikel is op 7 maart 2022 online beschikbaar gesteld en is gepubliceerd in Volume 24 Issue 10 van het tijdschrift Organic Letters op 18 maart 2022.

Op basis van de structurele kenmerken van fenyl(TMP)jodoniumacetaat voorspelden de onderzoekers dat het diaryliodoniumzout een hoge reactiviteit zou hebben. Dienovereenkomstig werd de combinatie van de trimethoxyfenylgroep en acetaatanion die samenwerken om de reactiviteit van het fenolzuurstofatoom te verbeteren, voor het eerst in hun onderzoek bepaald.

De verscheidenheid en diversiteit van verbindingen is een belangrijke factor bij het ontwerpen van methoden voor een groene, duurzame chemietoekomst. Om de algemene aard van deze methode te testen, heeft het team verschillende organische functionele groepen getest en gebruikt voor O-arylering. Tot hun vreugde ontdekten ze dat de methode extreem robuust en tolerant was voor een verscheidenheid aan functionele groepen, wat leidde tot een breed scala aan ethers die werden gesynthetiseerd met aanzienlijk hogere opbrengsten dan andere gerapporteerde technieken, een belangrijke overweging voor industriële toepassingen. Het potentieel om dit proces op te schalen naar industriële behoeften is ook aangetoond door de reactie op gramschaal uit te voeren, met behoud van een hoog rendement. Naast hoge opbrengsten en duurzame uitgangsmaterialen bood de methode nog een voordeel ten opzichte van de huidige technieken:verhoogde selectiviteit. De TMP-groep leidde de selectieve arylering van de andere functionele groep, waardoor meer controle en geen ongewenste bijproducten mogelijk waren.

"De huidige methode zou een kosteneffectieve en robuuste toegang bieden tot een breed scala aan bruikbare organische moleculen onder groene, duurzame omstandigheden zonder de noodzaak van overgangsmetaalkatalysatoren. Ons volgende doel is om het jodiumhoudende afval, dat wordt gevormd als een bijproduct tijdens de arylering. Elektrochemische of fotochemische methoden kunnen dan worden gebruikt om het hypervalente jodium (III) duurzaam te herstellen, dat vervolgens in een andere arylering kan worden gebruikt", legt professor Toshifumi Dohi, de co-auteur van het onderzoek, uit.

Het toevoegen van deze groene recyclingstrategieën aan de gepresenteerde aryleringsreactie zou de ideale duurzame synthetische methodologie opleveren voor overgangsmetaalvrije bindingsformaties zonder gevaarlijk chemisch afval, een seismische verschuiving in de duurzaamheid van organische synthese. Met indrukwekkend teamwork tussen liganden en tegenionen aangetoond, heeft de toekomst van de organische chemie er nog nooit zo groen uitgezien. + Verder verkennen

Kruiskoppelingsreacties:semiheterogene op PCN-Cu gebaseerde metallafotokatalyse