Wysoko wydajne reakcje sprzęgania krzyżowego prowadzące do wytworzenia wiązań węgiel-węgiel
W ciągu minionego półwiecza katalizowane metalami przejściowymi reakcje sprzęgania krzyżowego zmieniły sposób syntetyzowania złożonych molekuł organicznych. Chemicy chętnie wykorzystują reakcje sprzęgania krzyżowego ze względu na ich zdolność do wytwarzania wiązań węgiel-węgiel stanowiących podstawę współczesnych procesów opracowywania leków. Wytworzenie wiązań sp3-sp3 to doskonały początek budowy wiązań węgiel-węgiel, jednakże ich konstruowanie metodą sprzęgania krzyżowego może stanowić wyzwanie. W ramach finansowanego przez UE projektu PHOCATSORS (Photoredox catalysis for sustainable organic synthesis) badacze opracowali więc nową technikę sprzęgania wiązań sp3-sp3 bazującą na reakcjach fotoredoks i katalizatorach niklowych, z użyciem surowców w postaci kwasów karboksylowych. Wstępne wyniki wykazały, że partnerami reakcji są elektrofile, takie jak węglany allilowe, chlorki benzylu czy nieaktywowane bromidy alkilowe. Doskonałymi partnerami sprzęgającymi w wybranym protokole allilacji okazały się liczne aminokwasy cykliczne i acykliczne, dające w efekcie reakcji szeroką gamę sfunkcjonalizowanych aminów homoallicznych. Opierając się na fotoredukcyjnych reakcjach allilacji dekarboksylacyjnej, zespół stworzył ogólną platformę do sprzęgania krzyżowego kwasów karboksylowych, umożliwiającą wprowadzanie szerokiej gamy różnych podstawników. To znacznie powiększyło zakres produktów, jakie można wytworzyć przy użyciu procedury sprzęgania wiązań sp3-sp3 metodą dualnej katalizy fotoredoks-nikiel. Po optymalizacji w reakcji może uczestniczyć wiele pierwotnych i wtórnych kwasów karboksylowych, zaś sama reakcja nie wymaga obecności grup stabilizujących rodniki. Wybranie odpowiedniego elektrofila pozwala przekształcić resztę kwasu karboksylowego w grupę benzylową, cyklopropylową lub metylową w ramach jednego etapu. Możliwość wykorzystania tego dekarboksylacyjnego protokołu sprzęgania do syntezy różnych związków została zademonstrowana na przykładzie syntezy znanego farmaceutyku z powszechnie dostępnych składników podstawowych. Badacze oczekują, że nowo opracowana metoda ogólna oraz dostępność bazowych składników przyczynią się do zwiększenia stopnia wykorzystania reakcji sprzęgania wiązań sp3-sp3 w wielu innych dziedzinach chemii organicznej.
Słowa kluczowe
Węgiel-węgiel, reakcje sprzęgania krzyżowego, opracowywanie leków, PHOCATSORS, syntetyczna chemia organiczna
