Aromatiska estrar är kemikalier som innehåller en aromatisk ring som består av funktionella grupper som kallas estrar. Dessa organiska föreningar används ofta som kemiskt råmaterial i industrier som livsmedel och drycker, läkemedel, och kosmetika. Således, att hitta effektiva reaktioner för deras syntes är ett viktigt forskningsområde inom organisk kemi.

Inom petroleumindustrin, kemister använder en unik reaktion som kallas aromatisk isomerisering för syntes av aromatiska föreningar, där den funktionella gruppen (huvudsakligen kolväte) på kolatomen i utgångsmaterialet migrerar till en annan kolatom på den aromatiska ringen. Men, denna reaktion kräver hårda förhållanden, och sålunda, det finns stora tvivel om dess hållbarhet.

För att övervinna denna begränsning, forskare vid Waseda University, Japan, ledd av professor Junichiro Yamaguchi, försökte producera fingradiga aromatiska estrar med mildare reaktioner, i en studie publicerad i Vetenskapens framsteg . Forskarna hämtade sin inspiration från en annan reaktion, kallad halogendansreaktion, där en halogensubstituent translokeras till en annan kolatom på den aromatiska ringen och används ofta i total syntes av komplexa naturprodukter. De ville ta reda på om en liknande reaktion kunde utvecklas även för estrar.

Men, detta var ingen dum bedrift, eftersom det inte är lätt att få estergruppen att ändra sin position från ett ringkol till ett annat under milda förhållanden. Lyckligtvis, forskarnas tidigare experiment med esteromvandlingsreaktioner hade visat att detta var möjligt, även om denna reaktion ännu inte var optimerad. Yamaguchi säger, "Under våra senaste ansträngningar i utvecklingen av dekarbonylativa omvandlingar av aromatiska estrar, vi upptäckte oväntat en aromatisk förening med ester translokerad från ett kol till ett annat kol. Efter att ha optimerat förhållandena, vi kunde utveckla en ny reaktion, som vi upptäckte av en slump."

Knepet för att utveckla denna nya reaktion var en palladiumkatalysator bestående av en lätthanterlig difosfinligand kallad dcypt, utvecklat av forskarna. När forskarna testade denna nya katalysator, de blev förvånade över reaktionen, vilket resulterade i att estergruppen framgångsrikt translokerades på den aromatiska ringen - ett fynd som saknade motstycke. Forskarna kallade processen som "esterdansreaktion, " på grund av estergruppernas förmåga att "dansa" runt den aromatiska ringen. Diskutera deras prestation, Yamaguchi säger, "I ett av våra experiment som involverade omvandlingar av aromatiska estrar, vi fann att vår "hemgjorda" katalysator kan möjliggöra en svår omvandlingsreaktion. Det här var en spännande ny upptäckt.''

Forskarna fortsatte sedan med att optimera förutsättningarna för denna reaktion, i ett försök att göra det så effektivt som möjligt. I början, produkten erhölls med lågt utbyte. Men forskarna gav inte upp. Deras experiment fann lämpliga koncentrationer av ett palladiumsalt, dcypt, och ett kemiskt reagens som kallas kaliumkarbonat under optimala förhållanden, vilket resulterade i ett produktutbyte så högt som 85 %. De fann också att dessa tre reagens var avgörande för att reaktionen skulle inträffa.

Med dessa optimerade reaktionsförhållanden, forskarna utforskade denna nya esterdansreaktion i andra aromatiska ämnen, såsom fenylbensoater, heteroarener, och andra aromater. De fann att kombinationen av denna reaktion med andra esteromvandlande reaktioner, såsom arylering, aminering, och företring, producerade föreningar med en rad olika substitutionsmönster. Intressant, vissa derivat av produkterna var mycket dyrare än utgångsmaterialet, vilket innebär att detta var en övergripande kostnadseffektiv process. Vidare, de fick framgångsrikt en 1, 3-translokationsprodukt för att demonstrera en kombination av dubbelesterdans och dekarbonylering.

Med den nya katalysatorn utvecklad av forskarna och den optimerade katalytiska reaktionen, Det kan nu bli lättare att syntetisera aromatiska föreningar på ett hållbart sätt. Yamaguchi avslutar, "Vi tror att vårt okonventionella men förutsägbara tillvägagångssätt att använda 'esterdansreaktionen' kommer att hjälpa den organiska kemisten att syntetisera aromatiska föreningar som vanligtvis är svåra och dyra att skapa.''