Les agents d'amination électrophiles de l'Université Rice permettent la formation rapide de liaisons carbone-azote qui sont au cœur d'un large éventail de composés chimiques, y compris la majorité des candidats médicaments et de nombreux produits agrochimiques. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
Un laboratoire de l'Université Rice spécialisé dans la synthèse de réactifs et de molécules intermédiaires pour la conception et la fabrication de médicaments et d'autres produits chimiques fins a tenu sa promesse de généraliser la synthèse d'agents d'amination électrophiles (pauvres en électrons).
Les agents d'amination sont des éléments constitutifs précieux qui peuvent incorporer des atomes d'azote dans des molécules en une seule étape efficace sans l'utilisation de métaux ou de catalyseurs contaminants.
Dans son laboratoire, Le chimiste organique de synthèse du riz László Kürti a montré un plateau rempli du nouvel agent modificateur de réactivité, un réactif umpolung d'azote utilisé pour synthétiser des agents d'amination. Un umpolung inverse la polarité des atomes d'azote, ce qui leur permet de réagir différemment avec d'autres atomes.
Kürti s'attend à ce que le réactif umpolung robuste donne aux chimistes un accès facile aux produits très recherchés, atomes d'azote pauvres en électrons lorsqu'ils sont condensés avec pratiquement n'importe quelle amine primaire riche en électrons.
Le processus fait l'objet d'un article dans le Journal de l'American Chemical Society .
Lorsque la conception d'un nouveau médicament implique des essais et des erreurs et que chaque essai peut nécessiter des centaines d'étapes chimiques sur des jours et des semaines, tout effort pour simplifier les voies synthétiques existantes vaut la peine, dit Kurti. "Cette nouvelle approche représente une opération simple, alternative évolutive et respectueuse de l'environnement aux métaux de transition catalysés, les méthodes de couplage croisé carbone-azote qui sont actuellement utilisées pour accéder à des amines structurellement diverses, " il a dit.
Les amines sont des composés dérivés de molécules d'ammoniac qui ont un atome d'azote et trois atomes d'hydrogène. Dans les amines primaires, un hydrogène est remplacé par un substituant, comme un groupe aryle ou alkyle. Les amines secondaires n'ont qu'un seul hydrogène directement lié à l'azote en plus des deux substituants.
Padmanabha Kattamuri tient un plateau de réactif umpolung à l'azote de Rice, qui est utilisé comme intermédiaire dans la nouvelle synthèse d'amines secondaires trouvées dans les candidats-médicaments et autres produits chimiques fins. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
Les agents d'amination électrophiles de Rice simplifient la production d'amines secondaires à partir de précurseurs facilement disponibles et peu coûteux. Les agents permettent la formation rapide de liaisons carbone-azote qui sont au cœur d'une large gamme de composés chimiques, dont 80 % de candidats médicaments et de nombreux produits agrochimiques, dit Kurti.
Les agents d'amination forment de nouvelles liaisons carbone-azote d'une manière inhabituelle car leurs atomes d'azote sont pauvres en électrons; C'est, ils portent une charge positive partielle et sont capables de réagir facilement avec les nucléophiles carbonés riches en électrons.
"La préparation pratique de sources d'azote électrophile stables au banc a été un besoin synthétique non satisfait, ", a déclaré Kürti. "Cela est dû à l'absence d'une méthode d'inversion de polarité générale et pratique qui convertit les amines primaires aliphatiques et aromatiques azotées nucléophiles abondamment disponibles en agents d'amination électrophiles azotés correspondants."
L'équipe dirigée par le chercheur postdoctoral Rice Padmanabha Kattamuri a résolu le problème avec une approche synthétique qui repose sur un réactif umpolung, hydrate de cétomalonate, qui inverse la polarité normale de l'atome d'azote. Le laboratoire peut synthétiser des centaines de grammes de réactif dans un grand réacteur en 2 jours et demi.
Chercheurs de l'Université Rice, de gauche, Lászlo Kürti, Surached Siriwongsup et Padmanabha Kattamuri soutiennent le réacteur personnalisé qu'ils utilisent pour produire un agent d'inversion de polarité de l'azote en vrac. Les agents d'amination qui en sont dérivés sont destinés à simplifier le processus par lequel les chimistes conçoivent des médicaments et d'autres composés. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
L'utilisation du réactif pour fabriquer des agents d'amination électrophiles structurellement divers élimine le besoin de métaux de transition, des ligands ou des conditions de forçage comme des températures ou des pressions élevées ou des oxydants forts utilisés dans les synthèses d'amines actuelles, dit Kurti.
Kattamuri a déclaré que le laboratoire avait utilisé le contenu d'un conteneur ouvert de réactif d'umpolung pendant près de deux ans sans aucune baisse de sa capacité à fonctionner, ce qui prouve sa stabilité.
"Les résultats synthétiques et mécanistes présentés ici constituent une percée dans le domaine de la formation de liaisons carbone-azote et seront d'un intérêt considérable non seulement pour les chimistes synthétiques et médicinaux mais aussi pour les théoriciens, communautés structurales et organométalliques, " a déclaré Kurti.
