(Phys.org)—Typ II polyketider är en klass av föreningar som finns i naturen som sekundära metaboliter härrörande från mikroorganismer. Deras komplexa strukturer kännetecknas av smälta polycykliska aromatiska ringar dekorerade med ett överflöd av ketoner och hydroxylgrupper. Många vanliga antibiotika, anti-svamp, och anti-cancerläkemedel är typ II-polyketider eller är derivat av dessa naturligt förekommande föreningar. Men "laboratoriesyntesen" av polyketider av typ II är ofta utmanande; som i levande system, det är en mycket selektiv enzymatisk process i flera steg.

Forskare från University of Texas ledd av professor Michael J. Krische har utvecklat en ruteniumkatalyserad cykloaddition av bensocyklobutenoner och dioler som direkt levererar substrukturer som finns i olika typ II-polyketider. Deras katalytiska reaktioner involverar successiv insättning av mättade diol-kol-väte (C-H)-bindningar i en kol-kol (C-C)-bindning med hjälp av en rutenacyklisk mellanprodukt. Deras rapport visas i Vetenskap .

Denna forskning bygger på tidigare studier av denna grupp om metallkatalyserade C-C-bindningsbildande reaktioner av alkoholer via väteöverföring-en modern twist på karbonyladditionskemi. Medan klassiska karbonyltillsatser vanligtvis involverar reaktionen av förformade organometalliska reagens med en aldehyd eller keton (t.ex. en Grignard-reaktion), i den aktuella artikeln genereras dessa reaktiva ämnen tillfälligt och i duplikat. Ruteniumkatalysatorn sätts in i en färgad C-C-bindning för att bilda en rutenacykel som bär TVÅ kol-ruteniumbindningar, och katalysatorn omvandlar diolen till en transient diketon. Dessa arter deltar i dubbelkarbonyladdition som resulterar i cykloaddition. Nettoresultatet är det formella införandet av två mättade diol-CH-bindningar i en mättad C-C-bindning.

Som en modellreaktion för att testa deras koncept, författarna reagerade bensocyklobutenon med trans -cyklohexan 1, 2-diol i närvaro av deras ruteniumkatalysator. Efter att ha justerat reaktionsbetingelserna, de erhöll 88 % utbyte av den tricykliska produkten som bär en brohuvudsdiol, som bildades uteslutande som syn -stereoisomer.

För att undersöka mångsidigheten i deras villkor, de reagerade en rad bensocyklobutenoner med en mängd av 1, 2-dioler. Flera av de testade diolerna hade smälta ringar. Detta resulterade i bildandet av cykloaddukter med tetracykliska substrat som finns i flera typ II-polyketider, inklusive naturliga angucyklinprodukter med överbelastade "bay-region"-arkitekturer. I synnerhet, var och en av reaktionerna visade fullständig regio- och stereoselektivitet. Dessutom, reaktionen tolererade halogenidsubstitution på bensenringen, vilket medgav ytterligare funktionalisering.

Studier för att belysa reaktionsmekanismen visade att cykloadditionen kan utföras på ett redoxoberoende sätt. Det är, bensocyklobutenonen kan reagera med en diol, en ketol, eller en dion som producerar samma produkt som en enkel regio- och stereoisomer. Medan reaktionen av diolen är oxidativ och kräver ett litet överskott av bensocyklobutenon, reaktionen av ketolen är redoxneutral och kan utföras med lika mängder bensocyklobutenon och ketol. Den reduktiva reaktionen av dionen kräver tillsats av 2-propanol för att fungera som en reduktant

Utöver att bredda tillgången till polyketider av typ II, reaktiviteten som förkroppsligas av dessa studier har bredare implikationer inom området för kemisk syntes.

Dr Michael Krische berättade PhysOrg, "I motsats till framsteg som nyligen gjorts inom området CH-aktivering, utvecklingen av katalysatorer som modifierar C-C sigma-bindningar har släpat efter, och är till stor del begränsad till intramolekylära reaktioner som infogar bundna π-bindningar, kräver ofta regi-grupper. Vätgasöverföring erbjuder ett brett, nytt tillvägagångssätt för funktionalisering av C-C-bindningar med hjälp av riklig, förnybara alkoholer som kopplingspartner."

© 2017 Phys.org