Chemici van de National University of Singapore (NUS) hebben een al lang bestaande uitdaging opgelost in de synthese van verstopte C(sp ³ )-rijke moleculen door een nieuwe ijzer-gekatalyseerde reactie te ontwikkelen die twee alkyl-alkylbindingen genereert in drukke omgevingen. Het werk is gepubliceerd in Nature Catalysis .

C(sp ³ )–C(sp ³ ) bindingen zijn enkele, sterke bindingen gevormd tussen twee koolstofatomen. Ze vormen de ruggengraat van veel biologisch actieve natuurlijke producten en synthetische moleculen.

Uit onderzoek is gebleken dat het aantal verzadigde (sp ³ ) koolstofatomen correleert met oplosbaarheid, wat suggereert dat verhoogde verzadiging leidt tot verhoogde potentie en selectiviteit in geneesmiddelen. Het ontwikkelen van methoden om C(sp ³ )-rijke scaffolds is een belangrijk maar uitdagend doel in de organische synthese. Dit komt doordat reacties met sp ³ -gehybridiseerde substraten zijn doorgaans inefficiënt en gevoelig voor ongewenste productvorming.

Een onderzoeksteam onder leiding van universitair hoofddocent Koh Ming Joo, van de afdeling Scheikunde, NUS heeft een nieuwe strategie bedacht die een aarde-overvloedige (terpyridine) ijzerkatalysator gebruikt om alkenen te combineren met sp ³ -gehybridiseerde organohaliden en organozinkreagentia.

Deze aanpak stelt hen in staat alkylgroepen van verschillende grootte aan het alkeen toe te voegen, wat resulteert in een bibliotheek van medicijnachtige moleculen met overbelaste kernen die ofwel koolstof- ofwel heteroatoom-gesubstitueerde stereocentra bevatten. De methode is nuttig voor het creëren van waardevolle maar uitdagende C(sp ³ )-rijke moleculen.

Dit onderzoek is een samenwerking met Dr. Xinglong Zhang van het Institute of High Performance Computing, Agency for Science, Technology and Research (A ^∗ STAR) en professor Patrick Holland van Yale University.

Prof Koh zei:"Onze studies suggereren dat deze door ijzer gekatalyseerde dialkyleringsreactie werkt via een uniek mechanisme, dat mogelijk de deur opent naar een breder scala aan transformaties en nieuwe chemische ruimte. Dit helpt de chemische structuren van prestatiemoleculen te diversifiëren en te verbreden. "

"Wij geloven dat deze methode de synthese van veel natuurlijke producten en farmaceutische producten op een duurzame manier zal versnellen, vooral die producten die dicht gefunctionaliseerde alkyl-alkylbindingen bevatten", voegde prof. Koh toe.

Het onderzoeksteam maakt gebruik van het nieuw ontdekte, door ijzer gekatalyseerde systeem om andere klassen organische uitgangsmaterialen om te zetten in nuttige verbindingen voor verschillende toepassingen, waaronder de ontwikkeling van geneesmiddelen.

Meer informatie: Tong-De Tan et al., Congested C(sp ³ )-rijke architecturen mogelijk gemaakt door door ijzer gekatalyseerde conjunctieve alkylering, Natuurkatalyse (2024). DOI:10.1038/s41929-024-01113-8

Journaalinformatie: Natuurkatalyse

Aangeboden door de Nationale Universiteit van Singapore