L'élimination des groupes carboxyle et la libération de fragments de radicaux alkyle à partir de la liaison étroite des groupes carboxyle sont des directions prometteuses dans la synthèse organique, en particulier dans la synthèse de médicaments. Divers catalyseurs ont été conçus pour résoudre ce défi.

Dans une étude récente publiée dans Science , des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences ont signalé leur nouveau système de catalyseur, ce qui est bon marché et simple.

Le radical libre est polyvalent et contrôlable, représentant le "Roi Singe" de la synthèse organique, mais il est pressé par la "grande montagne" du groupe carboxyle.

Les procédés de décarboxylation conventionnels ont des limites en termes d'industrialisation. Dans les années récentes, la communauté scientifique a essayé d'utiliser la réaction photocatalytique pour obtenir une conversion de décarboxylation, qui a des avantages tels qu'une opération simple, contrôle facile, et économie d'énergie. Le système photocatalytique a été appliqué avec succès à la synthèse de diverses molécules fonctionnelles complexes.

Cependant, la plupart des catalyseurs photoredox actuellement utilisés sont composés de complexes de métaux précieux tels que l'iridium et le ruthénium ou sont des colorants organiques synthétiquement élaborés avec des structures compliquées. Il est important de développer des systèmes photocatalytiques multifonctionnels et respectueux de l'environnement. Le nouveau catalyseur a une nouvelle façon d'utiliser le nouveau mécanisme pour combiner un catalyseur bon marché avec un groupe carboxyle, pousser le cycle de réaction redox, et sauver facilement et librement les "radicaux libres".

Basé sur l'excitation de la lumière visible pour le transfert de charge intermoléculaire, des scientifiques de l'USTC ont proposé un nouveau concept pour construire un cycle redox catalytique pour la synthèse organique. Ils ont découvert un simple, facilement disponible, système photocatalytique composite anionique hautement efficace et non métallique pour la réaction de décarboxylation du dérivé d'acide carboxylique.

Le système catalytique proposé entraîne simultanément un cycle redox, simplifie le système photocatalytique, et réduit le coût du photocatalyseur. Le système brise les limites de la méthode de chauffage traditionnelle, et résout les problèmes des métaux de transition restant dans la synthèse de composés fonctionnels et de médicaments.

En utilisant ce système, les esters à activité redox dérivés de divers acides aminés naturels et non naturels déclenchent avec succès des réactions de couplage de décarboxylativr avec une efficacité élevée et une production à l'échelle du gramme, indiquant la faisabilité de l'industrialisation.

Il devrait également promouvoir l'industrialisation à grande échelle de la technologie photocatalytique dans la production de molécules fonctionnelles importantes, avec une valeur chimique de synthèse importante et de bonnes perspectives d'application industrielle.

Les résultats peuvent ouvrir un nouveau domaine de recherche en catalyse photoredox en introduisant un système à trois composants à base de sel, une phosphine et un accepteur d'électrons pour accéder aux complexes actifs redox sans avoir besoin de catalyseurs traditionnels à base de métal de transition ou de colorant complexe.

Cette étude a illustré que l'alkylation décarboxylative est réalisée sans métaux de transition précieux ni colorants organiques, ce qui peut être une bonne nouvelle pour de nombreux chimistes de synthèse.