Átütő erejű szerves kémiai újítás magyar kutatóktól

Az Angewandte Chemie International Edition című kémiai folyóirat 2016. február 5-i számában kiemelt, Novák Zoltán és kutatótársai cikke itt olvasható„frontispiece” cikknek választották a magyar kutatók legfrissebb publikációját. Az MTA-ELTE „Lendület” Katalízis és Szerves Szintézisek Kutatócsoport munkatársai új, hatékony katalitikus eljárást fejlesztettek ki szerves molekulák C-H kötés aktiválásán keresztül megvalósított funkcionalizálására. A palládiumkatalizált átalakítás új szintetikus lehetőségeket nyit a szerves kémia területén, és a jövőben alkalmazást nyerhet gyógyszerkémiai szempontból fontos molekulák egyszerű szintézisében.

Grafika: mta.hu

Az Eötvös Loránd Tudományegyetem Kémiai Intézetében működő, Novák Zoltán által vezetett Lendület-kutatócsoportban 2012 óta foglalkoznak olyan katalitikus eljárások kidolgozásával és vizsgálatával, amelyek segítségével a szerves molekulákban általában nagy számban előforduló szén-hidrogén (C-H) kötések hatékonyan és szelektíven alakíthatóak át. A C-H kötések közvetlen funkcionalizálásával egy-egy összetett, több lépésből álló szintézissor jelentős mértékben leegyszerűsíthető, így egy kívánt célmolekula egyszerűbben, rövidebb idő alatt, gazdaságosabban és nem utolsósorban kevesebb hulladék keletkezése mellett állítható elő. A C-H aktiváláson keresztül lejátszódó reakciók átmenetifém-katalizátorok segítségével valósíthatóak meg, azonban ezek az átalakítások az esetek döntő többségében erélyes körülményeket igényelnek. A tématerületen folyó kutatások elsősorban olyan fejlesztésekre irányulnak, amelyek során új átalakítások valósíthatóak meg, lehetőleg minél egyszerűbben és enyhébb reakciókörülmények között.

Kovács Szabolcs, Novák Zoltán és Sályi Gergő a laborban Fotó: mta.hu/Szigeti Tamás

A fluoratomok jelenléte egy szerves molekulában nagymértékben befolyásolja annak fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságait, ezért fluoratomot tartalmazó molekuláris motívumokat előszeretettel alkalmaznak jelentős biológiai hatással rendelkező molekulák tervezésénél és szintézisénél. Ennek megfelelően számos, a gyógyászatban is alkalmazott fluortartalmú hatóanyag ismert. Az egyik gyakran használt funkciós csoport a trifluormetil-csoport, illetve más trifluoroalkil-csoportok. Ezeknek a fontos molekularészleteknek a beépítésére számos szerves kémiai átalakítás létezik, azonban a szelektivitás és a hatékonyság növelése érdekében a gazdaságosság figyelembevételével napjainkban is intenzív kutatások folynak új eljárások kifejlesztésére.

A kutatócsoport munkatársai, Tóth Balázs PhD-hallgató, Kovács Szabolcs posztdoktor kutató, Sályi Gergő BSc-hallgató és Novák Zoltán olyan átalakítást dolgoztak ki, amelynek segítségével egy trifluoretil-csoport szelektíven egy aromás rendszer adott pozícióba történő beépítésére alkalmas szén-hidrogén kötés hasításán keresztül. Eddig ennek a funkciós csoportnak az aromás rendszerekbe történő beépítésére csak erélyes körülmények között, összetett reakcióutakon keresztül nyílt lehetőség. A kutatócsoport által kifejlesztett új szintetikus megoldás segítségével szobahőmérsékleten, gyorsan és akár 95%-os termelési hatékonysággal építhető be a kívánt trifluoretil-csoport változatos szerkezetű szubsztrátumokba. Az átalakítás megvalósításának kulcsát egy új típusú hipervalens jodóniumsó-alapú trifluoretilező reagens előállítása és az alkalmazására épülő palládiumkatalizált folyamat megtervezése képezte. A szakma szerint átütő erejű eljárás kidolgozását követően a kutatócsoport tovább vizsgálja a katalitikus folyamatban és a reagens alkalmazásában rejlő szintetikus lehetőségeket, illetve különböző spektroszkópiai vizsgálatok és kvantumkémiai számítások segítségével fel kívánja deríteni az újonnan felfedezett kémiai reakció mechanizmusát.