Japanska forskare har lyckats med katalytisk asymmetrisk jodesterifiering från enkla alkensubstrat och karboxylsyror. Publicerad i Angewandte Chemie International Edition den 27 april, denna nya forskning, uppnåddes genom att exakt kontrollera flera interaktioner i en enda katalytisk reaktion. Denna syntetiska reaktion förväntas bidra till förenkling av industriprocesser och större effektivitet vid optisk aktiv läkemedelsproduktion.

Katalytiska reaktioner är mycket viktiga för processen att tillverka kemiska produkter och läkemedel som estrar och halogenföreningar, som är oumbärliga för vardagen. Särskilt, när målföreningen har ett kiralt centrum, det är nödvändigt att selektivt erhålla rätt optisk isomer, och exakt katalysatordesign är avgörande för utvecklingen av en asymmetrisk katalysator som uppnår detta. Forskningen som rapporteras i ovanstående artikel lyckas effektivt erhålla en optiskt aktiv ester som innehåller jod, och förväntas erbjuda stort värde och enorm potential för industrin.

"Bland halogenerna, jod är viktigt för att utveckla och förbättra läkemedels funktioner, agrikemikalier, och material, "säger professor Takayoshi Arai från Chiba University." Samtidigt utvecklingen av en katalysatorteknologi som arbetar för att producera jodprodukter med högt mervärde är mycket viktigt i Chiba, som är en av världens ledande jodproduktionsanläggningar. "

Under många år, Professor Arai har lyckats utveckla asymmetriska katalysatorer som utnyttjar egenskaperna hos olika metallkomplex, och har samtidigt använt en halogenbindning som katalysatordesign, förväntas kunna selektiv aktivera mjuka funktioner med en tydlig riktning. Professor Arai och hans team har forskat på katalysatordesign, och med denna senaste forskning, förutom original katalysatordesign, de har lyckats uppnå en tidigare otillgänglig syntetisk reaktion genom att samarbeta med ett teoretiskt beräkningsforskargrupp.

Asymmetrisk jodolaktonisering, för vilka fallstudier har rapporterats, kan lätt uppnås eftersom det innebär en intramolekylär reaktion, men det kräver en substratsyntes och kan endast användas för särskilda ändamål. Däremot, jodesterifieringsreaktionen är industriellt värdefull eftersom den kombinerar två olika billiga och lättillgängliga molekyler i en reaktion. Dock, i jodförestringsreaktionen, både aktivering på hög nivå och exakt igenkänning av den tredimensionella molekylstrukturen måste vara kompatibel i den intermolekylära reaktionen. Asymmetrisk jodesterifieringsreaktion kunde hittills inte realiseras på grund av reaktionens komplexitet.

Den här gången, dock, forskargruppen utvecklade en ny strategi, och de uppnådde detta kombinerat med teoretiska beräkningar utöver att använda tekniken och kunskapen för stereoselektiva katalysatorer som avslöjats i tidigare forskning. Vidare, de fann att fyra typer av kemiska bindningar, nämligen metallkarboxylat, halogenbindning, vätebindning, och π-π stapling, samarbeta i katalytisk asymmetrisk jodesterifiering genom att samordna bildandet av en katalysator.

"I denna forskning, vi lyckades äntligen genomföra den asymmetriska katalytiska reaktionen av jodförestring för första gången i världen genom att samordna fyra olika krafter, ungefär som att spela en kvartett på en katalysator, "rapporterar professor Arai." Vi hoppas att denna praktiska nya reaktion kommer att avsevärt bidra till skapandet av optiskt aktiva och mycket funktionella jodföreningar och industriell tillämpning av sådana föreningar. "