Forskare vid Tokyo Institute of Technology utvecklade en ny strategi för att producera ett brett utbud av tennorganiska föreningar, som är byggstenarna i många organiska syntesmetoder. Deras tillvägagångssätt är baserat på fotoexcitation av stannylanjoner, som förändrar deras elektroniska tillstånd och ökar deras selektivitet och reaktivitet för att bilda användbara föreningar. Detta protokoll kommer att vara till hjälp för effektiv syntes av många bioaktiva produkter, nya droger, och funktionella material.

Tennorganiska föreningar, även känd som stannaner, är gjorda av tenn (Sn), kolväten, och ibland andra element som kväve och syre. Under 1970-talet stannanes tog snabbt rampljuset som byggstenar inom området organisk syntes främst på grund av deras användning som reagenser i Stille -reaktionen, vilket fortfarande är viktigt för kemister att kombinera olika organiska molekyler.

Lika viktiga för tennorganiska reagenser är de tekniker och molekyler som vi förlitar oss på för att tillverka dem. Stannylanjoner har fått sin plats som den mest använda prekursorn för tennorganiska reagenser. Dock, deras kemiska egenskaper gör dem benägna att delta i oönskade reaktioner som konkurrerar med syntesen av målorganotennreagenset. Detta minskar utbytet och sätter begränsningar på huvudreaktionen, begränsa de möjliga organiska tinreagensen som kan produceras i praktiken.

Förvånande, i en nyligen genomförd samarbetsstudie av Tokyo Institute of Technology och University of Tokyo, Japan, forskare upptäckte en ny typ av stannylarter som är användbara för att producera tennorganiska reagenser. I deras tidning, publicerad i Journal of the American Chemical Society , de förklarar att denna nya stannylart först teoretiserades för att existera baserat på små anomalier som observerats i tidigare arbeten. "Under våra studier som involverade stannylanjoner, vi upptäckte ibland små mängder föreningar som kallas distannaner som troligen genererades genom bestrålning av stannylanjoner med ljus. Inspirerad av dessa observationer, vi blev intresserade av att utforska syntesapplikationerna för dessa teoretiska fotoexciterade stannylanjonarter, " förklarar biträdande professor Yuki Nagashima, ledande forskare från Tokyo Tech.

Genom beräkningar av densitetsfunktionsteori, laget bestämde att trimetyltinanjon (Me3Sn), en modell stannylanjon, har en speciell affinitet för blått ljus, som aktiverar molekylen till ett exciterat "enkelt" tillstånd. Från detta tillstånd, systemet fortskrider naturligt till ett annat tillstånd som kallas exciterad triplett, " där två elektroner är oparade. Denna lätt att inducera progression från en stannylanjon till en stannylradikal i ett exciterat "triplett" tillstånd ger stannylarten mycket olika kemiska egenskaper, inklusive ökad reaktivitet och selektivitet mot vissa föreningar.

Forskarna undersökte reaktioner mellan fotoexciterade stannylanjoner och flera föreningar, inklusive alkyner, arylfluorider, och arylhalogenider. De fann att de fotoexciterade stannylarterna hade oöverträffad selektivitet för syntes av olika användbara reagens som konventionella stannylanjoner inte lätt kunde producera. Dessutom, dessa fotoexciterade anjoner hade en anmärkningsvärd förmåga för defluorstannylering och dehalostannylering av arylmolekyler. I enklare termer, detta betyder att om du har en arylfluorid eller halogenid (en organisk molekyl med en fluor- eller halogenidgrupp, respektive), det är lätt att sätta upp en reaktion som ersätter fluor- eller halogenidgruppen med en stannylgrupp. Detta gjorde det möjligt för forskarna att skapa en mängd olika organotinreagenser som är användbara för Stille -reaktioner.

Spännande över resultatet, Prof. Nagashima anmärker:"Även om många stannyleringsmetoder och reagens har etablerats under nästan två århundraden, vårt protokoll som använder fotoexciterade anjonarter ger ett nytt och kompletterande verktyg för att framställa ett brett utbud av tennorganiska föreningar."

Denna nya metod kommer säkert att vara till hjälp för att syntetisera många bioaktiva produkter, nya droger, och funktionella material, och ytterligare studier pågår redan för att se hur långt det kommer att ta oss.