La acción cooperativa de un organocatalizador y un catalizador de paladio permitió una primera alilación directa deshidratante entre aldehídos y alcoholes alílicos para producir β, cetonas γ-insaturadas. Crédito:Universidad de Kanazawa
Química Inorgánica, descubrir nuevas reacciones es una cosa, pero llevarlos a cabo de manera eficiente es otra muy distinta. La formación de enlaces carbono-carbono está en el corazón de la síntesis orgánica, permitiéndonos unir diversos grupos funcionales en una variedad infinita de compuestos útiles. Ahora, Los investigadores de la Universidad de Kanazawa han optimizado cuidadosamente una de las reacciones más importantes.
Las cetonas insaturadas contienen un grupo C =O y un enlace C =C. Si esos dos están separados por un CH 2 grupo, la cetona es del tipo "beta-gamma". Lógicamente, se pueden preparar haciendo reaccionar un carbonilo C =O con un alcohol alílico (que contiene C =C). Sin embargo, en la ruta habitual, estos deben estar preactivados con un metal y un grupo saliente orgánico, respectivamente, que es laborioso y costoso.
"Hacer reaccionar un aldehído directamente con un alcohol, y te deshaces de la costosa pre-activación, "dice Hirohisa Ohmiya, autor principal del estudio, publicado en Química:una revista europea . "Como beneficio adicional, el subproducto es simplemente agua, formado al expulsar un átomo de H y un grupo OH. Desafortunadamente, los átomos de carbono que necesitamos para reaccionar normalmente se repelen entre sí, porque ambos están cargados positivamente ".
Sin embargo, como muestra el estudio, la reacción deshidratante (liberación de agua) puede ser estimulada por un truco clásico en el arsenal de los químicos:umpolung, o invertir la polaridad. El carbono C =O normalmente electrófilo (positivo) se transforma mediante catálisis. Preparado por la densidad de electrones donada por un catalizador de carbeno N-heterocíclico (NHC), el carbonilo se convierte en un nucleófilo cargado negativamente, listo para reaccionar con el alcohol electrofílico.
Tanto los aldehídos como los alcoholes alílicos están fácilmente disponibles, y el equipo de Kanazawa sintetizó una diversidad de productos con buen rendimiento. Muchos compuestos biológicos son cetonas beta-gamma insaturadas, por ejemplo, el equipo produjo un derivado de esteroide a través de la reacción selectiva del grupo C =O del esteroide deseado. Esta clase de cetonas también es una parada importante en el camino hacia moléculas más grandes.
Mientras que el catalizador de NHC prepara el sustrato de carbonilo para la reacción, se necesita un segundo catalizador para activar el alcohol. Este complejo de paladio unido a fosfina, generado in situ durante la reacción, forma un catión que sufre alilación con el anión NHC / carbonilo cargado negativamente. La combinación de catalizadores es un claro ejemplo de cooperación sinérgica durante una reacción.
"Sin duda, esto hará que las cetonas beta-gamma insaturadas sean mucho más accesibles, "dice el autor principal Hirohisa Ohmiya." Los químicos tienen una responsabilidad con el medio ambiente como todos los demás, por lo que la falta de subproductos y la naturaleza económica de la reacción serán activos importantes cuando se amplíe a la industria. Nuestro próximo desafío es diseñar una versión quiralmente selectiva para la síntesis asimétrica ".