National University of Singapore (NUS) kemister har löst en långvarig utmaning i syntesen av överbelastad C(sp 3 )-rika molekyler genom att utveckla en ny järnkatalyserad reaktion som genererar två alkyl-alkylbindningar i trånga miljöer. Verket publiceras i Nature Catalysis .
C(sp 3 )–C(sp 3 ) bindningar är enkla, starka bindningar som bildas mellan två kolatomer. De utgör ryggraden i många biologiskt aktiva naturprodukter och syntetiska molekyler.
Forskning har visat att antalet mättade (sp 3 ) kol korrelerar med löslighet, vilket tyder på att ökad mättnad leder till ökad styrka och selektivitet i läkemedel. Men utveckla metoder för att konstruera C(sp 3 )-rika ställningar är ett viktigt men utmanande mål inom organisk syntes. Detta beror på att reaktioner som involverar sp 3 -hybridiserade substrat är vanligtvis ineffektiva och benägna för oönskad produktbildning.
Ett forskarlag under ledning av docent Koh Ming Joo, från Institutionen för kemi, NUS har utarbetat en ny strategi som utnyttjar en jordrik (terpyridin) järnkatalysator för att kombinera alkener med sp 3 -hybridiserade organohalider och organozinkreagenser.
Detta tillvägagångssätt tillåter dem att lägga till olika stora alkylgrupper till alkenen, vilket resulterar i ett bibliotek av läkemedelsliknande molekyler med överbelastade kärnor som innehåller antingen kol- eller heteroatomsubstituerade stereocenter. Metoden är användbar för att skapa värdefull men utmanande C(sp 3 )-rika molekyler.
Denna forskning är ett samarbete med Dr. Xinglong Zhang från Institute of High Performance Computing, Agency for Science, Technology and Research (A ∗ STAR) och professor Patrick Holland från Yale University.
Prof Koh sa:"Våra studier tyder på att denna järnkatalyserade dialkyleringsreaktion fungerar genom en unik mekanism, som potentiellt öppnar dörren till ett bredare utbud av transformationer och nytt kemiskt utrymme. Detta hjälper till att diversifiera och bredda de kemiska strukturerna hos prestationsmolekyler. "
"Vi tror att den här metoden kommer att påskynda syntesen av många naturliga produkter och läkemedel på ett hållbart sätt, särskilt de som innehåller tätt funktionaliserade alkyl-alkylbindningar," tillade Prof Koh.
Forskargruppen utnyttjar det nyupptäckta järnkatalyserade systemet för att omvandla andra klasser av organiska utgångsmaterial till användbara föreningar för olika tillämpningar, inklusive läkemedelsutveckling.
Mer information: Tong-De Tan et al, Congested C(sp 3 )-rika arkitekturer som möjliggörs av järnkatalyserad konjunktiv alkylering, Naturkatalys (2024). DOI:10.1038/s41929-024-01113-8
Journalinformation: Naturkatalys
Tillhandahålls av National University of Singapore
