Новости химической науки > Катализатор для окисления связи C-H

Химики разработали новый катализатор, который селективно ускоряет окисление C-H связей в неароматических соединениях, таких, как, например терпены. Катализатор мог бы увеличить синтетический потенциал методов окисления органических соединений для поиска новых лекарств и других применений.

Марк С. Ной (Mark C. Noe), исследователь в компании Пфайзер (Pfizer), не принимавший участия в настоящей работе, говорит, что C-H функционализация становится все более важной синтетической методологией для поиска новых лекарственных препаратов за счет расширяющихся возможностей для сровременных подходов к диверсификации заключительных стадий синтеза. Ной добавляет, что новая методология активирует современную окислительную функционализацию тех положений, которые ранее были недоступны для окисления, с помощью известных методов C-H функционализации.

Несколько лет назад М. Кристина Уайт (M. Christina White) из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне совместно с коллегами обнаружила сравнительно дешевый катализатор на основе железа, работа которого напоминала работу фермента. Катализатор, получивший название Fe(PDP), катализирует окисление специфические связи C-H в алифатических соединениях с несколькими такими связями. Такого типа селективности сложно добиться, поскольку C-H связи прочны и отличаются крайне низкой реакционной способностью, а частота их появления в органических молекулах создает сложности для катализатора, чтобы их дифференцировать.

Железосодержащие катализаторы селективно способствуют окислению различных связей C-H в одном и том же субстрате. Эти реакции окисления в иных обстоятельствах требовали бы обособленных синтетических подходов от различных исходных веществ. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc. 2013, DOI: 10.1021/ja407388y)

Недостаток Fe(PDP) состоит в том, что он не достаточно хорошо контролирует место окисления – едва заметные характеристичные различия между связями C-H в молекуле субстрата могут контролировать селективность окисления. Так, наибольшее предпочтение со стороны катализатора приобретает наиболее обогащенная электронами связь C-H, наименее стерически затрудненная, в ряде случаев катализатор способствует тому, что катализатор атакует связь С–Н атома углерода, испытывающего самое большое напряжение.

На сегодняшний день, благодаря доработке структуры Fe(PDP) за счет введения четырех трифторметильных групп, Уайт с коллегами создала катализатор, который показывает субстратам, кто в этой системе является главным. Трифторметильные группы блокируют доступ субстрата к активному участку катализатора на основе железа, таким образом, что только специфичные C-H связи, соответствующие определенным стерическим и электронным требованиям катализатора, подвергаются каталитическому окислению.

Исследователи продемонстрировали, что Fe(CF₃-PDP) окисляет противомалярийное лекарство артемизинин и другие субстраты с C-H связями, которые прежде были недоступны для химического окисления. Химическая реакционная способность катализатора является скромной, но Уайт надеется разрешить эту проблему в своей будущей работе.

Источник: J. Am. Chem. Soc. 2013, DOI: 10.1021/ja407388y

метки статьи: #кинетика и катализ, #органическая химия, #органический синтез