Een team van de Universiteit van Münster heeft een strategie geïntroduceerd voor het omzetten van koolstof-stikstofatoomparen in een veelgebruikte ringvormige verbinding in koolstof-koolstofatoomparen. De methode heeft potentie in de zoektocht naar actieve ingrediënten voor bijvoorbeeld nieuwe medicijnen. De resultaten worden gepubliceerd in Nature Chemistry .

In de scheikunde wordt het zogenaamde skeletbewerking gezien als een methode die geschikt is om ringvormige structuren precies te veranderen door individuele atomen te verwisselen. Een team van onderzoekers onder leiding van prof. Armido Studer van het Instituut voor Organische Chemie van de Universiteit van Münster heeft nu een nieuwe strategie geïntroduceerd voor het omzetten van koolstof-stikstofatoomparen in pyridines – een ringvormige verbinding die vaak wordt gebruikt als bouwsteen voor synthese – in koolstof-koolstofatoomparen. De methode heeft potentieel in de zoektocht naar nieuwe medicijnen en materialen die vaak gebaseerd zijn op dergelijke molecuulringen.

Hoewel de ringstructuur intact blijft bij de zogenaamde perifere functionaliteit van ringen – waarbij bijvoorbeeld groepen atomen worden vastgemaakt – vereist het bewerken van het skelet de splitsing van robuuste bindingen tussen koolstofatomen of tussen een koolstofatoom en een ander atoom binnen de ring.

"Bij organische synthese", zegt Studer, "wordt dit als bijzonder uitdagend beschouwd; we kunnen het ons voorstellen als een soort chirurgische ingreep." Tot nu toe was er geen synthesestrategie bekend waarmee complexe pyridinen door middel van skeletbewerking kunnen worden omgewisseld.

Bij deze nieuwe aanpak produceerde het team benzenen en naftaleen met functionele groepen die precies aan specifieke posities zijn gekoppeld. Functionele groepen zijn groepen atomen die een beslissende rol spelen in de eigenschappen van een verbinding.

"De pyridinen die we gebruikten zijn inherent inert, waardoor het moeilijk is om ze te modificeren", legt postdoc Dr. Qiang Cheng uit. "We moesten eerst hun specifieke bindingsstructuur veranderen - door zogenaamde dearomatisering uit te voeren - om aanzienlijk reactievere tussenproducten te verkrijgen. De daaropvolgende cycloadditie- en heraromatiseringsprocessen resulteren uiteindelijk in de vorming van de door het skelet bewerkte verbindingen."

Debkanta Bhattacharya, een Ph.D. student van Studer's team voegt hieraan toe:"Door nu een zogenaamde éénpotprocedure te gebruiken, kunnen we synthetisch waardevolle en medisch belangrijke functionele groepen introduceren in specifieke posities op ringen."

Chemici spreken van een eenpotreactie om een ​​synthese te beschrijven waarbij de benodigde reagentia in één vat met elkaar reageren. Het mechanisme van de reactiesequentie werd theoretisch geanalyseerd door Dr. Christian Mück-Lichtenfeld van het Instituut voor Organische Chemie.

Meer informatie: Qiang Cheng et al., Skeletbewerking van pyridinen door atoompaarwissel van CN naar CC, Natuurchemie (2024). DOI:10.1038/s41557-023-01428-2

Journaalinformatie: Natuurchemie

Aangeboden door Universiteit van Münster