Ненасыщенные кетоны содержат группу C = O и связь C = C. Если эти два разделены группой CH2, кетон относится к типу «бета-гамма». Вполне логично, что они могут быть получены путем реакции карбонила C = O с аллильным (C = C-содержащим) спиртом. Однако в обычном режиме они должны быть предварительно активированы металлом и органической уходящей группой, соответственно, что является трудоемким и дорогостоящим.
«Взаимодействуйте с альдегидом напрямую со спиртом, и вы избавитесь от дорогостоящей предварительной активации», – говорит Хирохиса Омия, ведущий автор исследования, опубликованного в Chemistry: A European Journal. "В качестве дополнительного преимущества побочным продуктом является просто вода, образованная удалением атома Н и группы ОН.
К сожалению, атомы углерода, которые нам нужны для реакции, обычно отталкиваются друг от друга, потому что оба они заряжены положительно."
Однако, как показывает исследование, дегидративная реакция (высвобождение воды) может быть вызвана классическим приемом в арсенале химиков: умполунгом, или изменением полярности. Обычно электрофильный (положительный) углерод C = O превращается посредством катализа.
Праймированный электронной плотностью от катализатора N-гетероциклического карбена (NHC), карбонил становится отрицательно заряженным нуклеофилом, готовым вступить в реакцию с электрофильным спиртом.
И альдегиды, и аллиловые спирты легко доступны, и команда Канадзавы синтезировала множество продуктов с хорошим выходом. Многие биологические соединения представляют собой бета-гамма-ненасыщенные кетоны – например, команда произвела производное стероида путем селективной реакции желаемой стероидной группы C = O. Этот класс кетонов также является важной остановкой на пути к более крупным молекулам.
Пока катализатор NHC подготавливает карбонильный субстрат для реакции, для активации спирта необходим второй катализатор. Этот связанный с фосфином комплекс палладия, образующийся in situ во время реакции, образует катион, который подвергается аллилированию с отрицательно заряженным NHC / карбонильным анионом.
Комбинация катализаторов – отличный пример синергетического взаимодействия во время реакции.
«Это, несомненно, сделает бета-гамма-ненасыщенные кетоны намного более доступными», – говорит ведущий автор Хирохиса Омия. "Химики несут ответственность за окружающую среду, как и все остальные, поэтому отсутствие побочных продуктов и экономичность реакции станут основными активами при масштабировании до промышленности. Наша следующая задача – разработать хирально-селективную версию для асимметричного синтеза."