«Мы переписываем правила того, как кто-то думает о реакционной способности основных органических строительных блоков, и тем самым мы позволяем химикам рискнуть там, где еще не было ничего», — сказал Фил С. Баран, председатель кафедры химии Дарлин Шили в TSRI, чья лаборатория сообщила об открытии кросс-сочетания функционализированных олефинов в предварительном онлайн-издании Nature.С помощью новой техники ученые могут соединить два соединения, известные как олефины, чтобы создать новую связь между их углеродными цепями. Способы сочетания углерода с углеродом являются центральными в химии, но до сих пор они страдали определенными ограничениями: они часто терпят неудачу, если какое-либо из исходных соединений содержит небольшие реакционноспособные области, известные как «функциональные группы», прикрепленные к их основной структуре.
Они также часто не работают в присутствии «гетероатомов» — неуглеродных атомов, таких как азот, кислород и йод, — несмотря на важность этих типов атомов в химическом синтезе.Новый метод химики называют «мягким», что означает, что он не требует использования экстремальных температур или давлений, а также агрессивных химикатов. В результате части используемых строительных блоков, которые являются особенно хрупкими, остаются неизменными в результате реакции.
«Функциональные группы, которые могут быть разрушены другими методами перекрестного связывания, полностью не пострадают при использовании нашего метода», — сказал Джулиан С. Ло, аспирант, который был одним из ведущих авторов отчета с научным сотрудником Цзинхан Гуи.Натуральные продукты как стартовая площадкаИнновация возникла в результате лабораторного проекта Барана по синтезу природных соединений, содержащихся в традиционных китайских лекарствах. Разрабатывая методику конструирования желаемых молекул в лаборатории, исследователи поняли, что они могут адаптировать эту технику для соединения двух относительно простых олефинов вместе, как они сообщили в январе 2014 года в Журнале Американского химического общества.
Следующим шагом была адаптация метода для объединения более сложных олефинов, связанных с гетероатомами, о чем сообщается в новой статье Nature.«Настройка реакции проста, — сказал Гуи. «Мы используем простой железный катализатор, коммерчески доступные силан и этанол [то есть зерновой спирт] в качестве растворителя, и мы можем проводить реакцию в открытой колбе, что означает, что нам не нужно исключать воздух или влагу».Ло, Гуи и их коллеги продемонстрировали стойкость своей реакции, применив нетрадиционный подход и применив его к водке, джину, виски, текиле, пиву и вину вместо чистого алкоголя. «Подумайте о вине — у него невероятно сложный вкус из-за сотен соединений в нем, помимо алкоголя.
И все же наша реакция все еще может протекать в этом беспорядке, в то время как традиционные методы сочетания не могут даже справиться с водой так хорошо», — сказала Ло.Немедленное применение, новые перспективы
Важно отметить, что химики показали, что их реакция может быть использована для получения соединений, которые ранее было либо непрактично синтезировать, либо вообще невозможно было получить. В своем отчете они описали создание более 60 соединений с помощью нового метода. «Около 90 процентов из них — новые химические образования», — сказал Баран. «Мы ожидаем, что этот метод сразу же найдет применение в фармацевтике, материалах и даже в сельскохозяйственной химии и ароматической химии».Действительно, Баран уже использовал этот метод, чтобы помочь одной компании решить сложную проблему химического синтеза, и распространял подробности метода среди других исследователей на научных встречах. Помимо непосредственного практического применения, новый метод устраняет некоторые существенные ограничения на мышление химиков, по существу открывая новые миры возможностей.
«Эта новая химия позволяет создавать конструкции связи, которые раньше было просто невозможно представить», — сказал Баран.