Alkylradikaler är kolradikaler av alkaner med normal kedja och grenade kedjor, tillgängliga som reaktionsmellanprodukter även vid sena syntesstadier. Nyligen, det har blivit möjligt att generera alkylradikaler under milda förhållanden genom att använda en fotoredoxkatalysator med organiska kemikalier (radikalprekursorer) under bestrålning av synligt ljus. Dock, eftersom många fotoredoxkatalysatorer är dyra och eftersom det är nödvändigt att överväga redoxprocessen för själva katalysatorerna, kemiska omvandlingar kan bli komplicerade. Således, en ny metod rapporterades om alkylradikaler genom direkt excitering av synligt ljus, med beaktande av de fotofysiska egenskaperna hos själva de organiska kemikalierna.

Detta är en utmärkt metod där användning av fotoredoxkatalysatorer är onödig. Ändå, det finns begränsningar när det gäller de kolradikala arter som kan genereras. Till exempel, det var svårt att generera skrymmande tertiära alkylradikaler och instabila metylradikaler, som är användbara kolkällor för kemiska reaktioner. Dessutom, det är problematiskt att alstringen av kolradikaler åtföljs av generering av avfallskemikalier med stor molekylmassa.

Forskargruppen vid Kanazawa University ledd av professor Ohmiya inklusive doktorander, i samarbete med forskare från RIKEN/Tokyo Medical and Dental University, har lyckats generera kolradikaler med hög kemisk reaktivitet. Genom att använda den senaste mättekniken, de gjorde en rationell och exakt design av ett organoboratkomplex framställt av "boracen, "som har en boratom i det tetracenliknande skelettet, genom att till fullo utnyttja olika senaste mättekniker. Det sålunda utformade och syntetiserade organoboratkomplexet kunde absorbera synligt ljus, som ger upphov till alkylradikaler under blå LED -bestrålning i frånvaro av fotoredoxkatalysatorer.

Nyckeln till framgången med föreliggande studie var att organoboratkomplexet beredd genom reaktion av en alkylnukleofil med "boracen, "där tre kolatomer i en benso [ fg ] tetracenskelett ersattes med en boratom och två syreatomer, gav upphov till homolytisk klyvning av en kol-borbindning vid absorption av synligt ljus. Organoboratkomplexet exciterat av synligt ljus överför en enda elektron till den andra reaktanten eller inducerar direkt homolytisk klyvning för att ge en alkylradikal.

Denna process är mycket effektiv och möjliggör generering av skrymmande tertiära alkylradikaler och instabila metylradikaler, men produktionen av dessa radikaler var svår att kontrollera. Alkylradikalen som alstras med föreliggande metod kan användas som kolkälla för kemiska reaktioner. Det tillämpades på, till exempel, decyanoalkylering, radikalt tillskott som Giese -tillägg, och nickelkatalyserad tvärkoppling för syntes av föreningar med komplicerade strukturer. Det bör särskilt nämnas att det organoboratkomplex som används i föreliggande metod kan återanvändas genom att reagera en alkylnukleofil med boracen som återvinns efter den kemiska reaktionen.

Föreliggande studie har möjliggjort direkt excitering av synligt ljus av organoboronföreningar framställda av "boracen, "som framgångsrikt har genererat en mängd olika alkylradikaler. Alkylradikalerna som genereras med föreliggande metod kan användas som kolkällor för kemiska reaktioner och användas för syntes av komplicerade och/eller skrymmande organiska föreningar, som hittills var svåra att uppnå.

Det nuvarande forskningsresultatet representerar ett nytt protokoll för organisk syntes som möjliggörs av kombinationen av organoboronföreningar och ljusenergi och förväntas påskynda syntesen, till exempel, inom forskning om läkemedelsupptäckt. Ur akademisk synvinkel, reaktionsprocessen för homolytisk klyvning av kol-borbindningen som utlöses av bestrålning av synligt ljus ger ett ramverk för ny molekylär transformationsteknik.