Vědci objevili, jak galium a světlo nahradí vzácné kovy v klíčové chemické reakci

Křížové vazebné reakce zásadně proměnily syntézu komplexních léčiv a polymerů z jednodušších, komerčně dostupných látek. Důležitým prvním krokem v těchto reakcích je oxidační adice, která je často usnadněna pomocí přechodných kovů, jako je palladium a nikl.

Křížové vazebné reakce zásadně proměnily syntézu komplexních léčiv a polymerů z jednodušších, komerčně dostupných látek. Důležitým prvním krokem v těchto reakcích je oxidační adice, která je často usnadněna pomocí přechodných kovů, jako je palladium a nikl. Dosáhnout stejné transformace s hojněji dostupnými prvky hlavních skupin, které se nacházejí ve skupinách 1–2 a 13–18 periodické tabulky, však zůstává velkou výzvou pro mnoho důležitých substrátů, zejména arylhalogenidů.

Vědci z Ósacké univerzity nyní objevili, jak využít viditelné světlo k umožnění oxidační adice arylhalogenidů na centru prvku 13. skupiny – galia. Tato zjištění byla publikována v časopise Journal of the American Chemical Society. Oxidační adice je reakce, při které se kov vloží do chemické vazby a vytvoří dvě nové vazby. Tradičně byly pro tento proces voleny přechodné kovy. Jejich použití však může být náročné, protože jsou poměrně vzácné a drahé.

Prvky hlavních skupin jsou hojné, ale jejich použití jako alternativy k přechodným kovům není vždy jednoduché. Ačkoli oxidační adice na centrech hlavních skupin v posledních letech rychle pokročila, reakce zahrnující arylhalogenidy, aromatické organické sloučeniny obsahující vazbu uhlík-halogen, zůstávají obzvláště obtížné, zejména pro prvky 13. skupiny. Vedoucí autor Nijito Mukai vysvětluje, že jediný známý případ oxidační adice s centrem prvku 13. skupiny byl u arylfluoridu. Tým však dokázal provést reakci s aryljodidem, což je důležitý druh v chemické syntéze.

Tým zjistil, že viditelné světlo může odemknout oxidační adici aryljodidů na galiovém centru. Reakce probíhá prostřednictvím nového mechanismu, fotoindukované disproporcionace. Při disproporcionační reakci se prvek v reaktantu transformuje do vyšších i nižších oxidačních stavů. Výsledek pak může být použit v dalších organických reakcích. Senior autor Takuya Kodama uvádí, že v jejich strategii fotoexcitované galium vyměňuje elektrony s galiem v základním stavu za vzniku radikálového iontového páru. Fotoindukovaná disproporcionace by mohla představovat odlišný aktivační režim pro dosažení oxidační adice podobné té s přechodnými kovy na centrech hlavních skupin.

Tento objev by mohl otevřít nové možnosti pro vývoj udržitelných katalytických procesů zahrnujících prvky hlavních skupin. To by zase mohlo snížit potřebu používat vzácné a drahé přechodné kovy v chemickém průmyslu.