Η αναδιάρθρωση ενός μορίου χωρίς την κατασκευή του από την αρχή αποτελεί σημαντικό στόχο στη σύγχρονη οργανική χημεία. Η σκελετική επεξεργασία βοηθά τους χημικούς να εξερευνήσουν νέες χημικές δομές και να απλοποιήσουν τη σύνθεση μορίων με πιθανές φαρμακευτικές εφαρμογές.
Ωστόσο, σε λειτουργικές ομάδες όπως οι εστέρες, η διαδικασία αυτή παραμένει δύσκολη, καθώς οι δεσμοί άνθρακα-άνθρακα και άνθρακα-οξυγόνου ανθίστανται στη διάσπαση υπό ήπιες συνθήκες.
Τώρα, ερευνητική ομάδα υπό τον καθηγητή Toshifumi Dohi από το Πανεπιστήμιο Ritsumeikan, μαζί με τον Yusuke Yoto και τον Dr. Hideyasu China από το Doshisha Women’s College of Liberal Arts, ανέπτυξε μια μοναδική λύση εμπνευσμένη από τη φύση.
Από τον κατακερματισμό στην ανακατασκευή
Η μελέτη τους δημοσιεύθηκε στο JACS Au και δείχνει ότι η εισαγωγή χλωρίου στις υδροξυκουμαρίνες μπορεί να πυροδοτήσει μια αλληλουχία γεγονότων διάσπασης και δημιουργίας δεσμών, η οποία αφαιρεί μια καρβονυλική ομάδα και ανακατασκευάζει το μόριο ως κουμαρανόνη.
Η ιδέα βασίστηκε στη στρατηγική «cut-to-fuse». Σε αυτή τη προσέγγιση, η αλογόνωση αρχικά «κόβει» δεσμούς σε μια κυκλική ένωση, δημιουργώντας μια δραστική αλυσίδα, πριν μια επακόλουθη ενδομοριακή αντίδραση «ενώσει» την αλυσίδα σε μια νέα ετεροκυκλική δομή. Οι αρχικές δοκιμές με φθόριο προκάλεσαν κατακερματισμό του μορίου, αλλά η χρήση χλωρίου άλλαξε πλήρως τη διαδρομή της αντίδρασης, οδηγώντας στον σχηματισμό κουμαρανόνης.
Ήπιες συνθήκες και υψηλές αποδόσεις
Η μέθοδος βελτιστοποιήθηκε και πραγματοποιείται σε θερμοκρασία δωματίου υπό σχεδόν ουδέτερες συνθήκες, χωρίς την ανάγκη κα Katalυτών μεταβατικών μετάλλων. Η απόδοση έφτασε το 99%, αντιπροσωπεύοντας τις ηπιότερες μη ενζυμικές συνθήκες που έχουν αναφερθεί έως σήμερα για ταυτόχρονη διάσπαση δεσμών C-C και C-O.
Η αντίδραση αποδείχθηκε ευρέως εφαρμόσιμη σε υποστρώματα με ποικίλες λειτουργικές ομάδες και αρωματικούς δακτυλίους. Παράλληλα, η εφαρμογή της σε κλίμακα γραμμαρίου απέδωσε 91%, επιβεβαιώνοντας την πρακτική της αξία για τη φαρμακευτική χημεία.
«Στοχεύαμε στην ανάπτυξη ενός νέου τρόπου επεξεργασίας μοριακών σκελετών για εστέρες, που θα μπορούσε να σπάσει δύσκολους δεσμούς υπό ήπιες συνθήκες και να ανακατασκευάσει αμέσως το μόριο σε ένα χρήσιμο πλαίσιο», αναφέρει ο Dohi.
