Železo a modré světlo pro neobvyklou syntézu
Nagojská univerzita oznámila úspěšné provedení syntézy užitečných přírodních látek pouze s využitím železa a modrého světla. Tímto způsobem dokázala dosáhnout prvního na světě asymetrického celé syntézy bez potřeby vzácných kovů.
Vědci si kladli otázku, zda je možné vyrobit skutečně komplikované molekuly použitím železa a modrého světla. Aby nalezli odpověď, přehodnotili kombinace „částí“ přiléhajících k železu.
Inovativní přístup ke katalýze
Předchozí metody vyžadovaly, aby všechny tři části kolem železa byly drahé „speciální komponenty“, které umožňují rozlišení mezi „pravou“ a „levou“ rukou. Tentokrát výzkumníci přišli na to, že stačí mít pouze jednu speciální komponentu, která určuje pravou nebo levou ruku, a dvě zbývající mohou být běžné a levné části.
Experti rozpuštěním železné soli a dvou různých stříbrných solí na místě vyrobili nový typ železného katalyzátoru a přidali potřebné molekuly. Když byl za použití modrého LED světla osvětlen při teplotě kolem minus 40 stupňů, železo prokázalo katalytickou aktivitu, což vedlo k vytvoření elegantní molekuly s šesti atomy uhlíku uspořádanými do kruhu.
Efektivita nového katalyzátoru
Tento nový katalyzátor také umožňuje efektivně vyrábět „molekuly s mírnými odchylkami“, které se obtížně tvoří pomocí běžně známých reakcí uvedených v učebnicích, z různých kombinací materiálů. Při optimálních podmínkách lze dosáhnout téměř 90 % výtěžnosti, přičemž dochází k čistému oddělení pravé a levé ruky, když je vybrána téměř pouze jedna strana.
Studie a experimenty
Vědci se zabývali tím, „jakým způsobem se tento kruh skládá“, a proto prováděli experimenty, ve kterých měnili časové intervaly reakce nebo zastavovali proces, aby odebrali meziprodukty. Při krátkých reakcích se tvořil nejprve malý kruh, který se po delší době měnil na cílový kruh se šesti atomy uhlíku.
Ať už byla reakce zastavena v jakémkoli okamžiku, poměr pravé a levé ruky zůstal téměř stejný. Z toho se usuzuje, že okamžik, kdy se uhlíky poprvé spojí, již předurčí, zda se vytvoří pravá nebo levá ruka, a následující změny slouží především k „utváření tvaru“.
Výzva k syntéze Heitziamide A
Na základě „molekuly s mírnými odchylkami“ se vědci pustili do syntézy Heitziamide A. Vybrali speciálnější typ chalconu a diolefinu nazývanou isopren jako výchozí surovinu a použili novou katalytickou reakci k výrobě meziproduktů, které přímo spojovaly strukturu Heitziamide A při vysoké selektivitě pravé a levé ruky.
Postupně měnili součásti a formy v několika krocích, aby dosáhli konečné struktury Heitziamide A. Tato molekula teoreticky může existovat v osmi prostorových variantách, avšak ve skutečnosti se jim podařilo vybrat pouze jednu specifickou variantu.
Autoři proto oznámili tento výsledek jako „první asymetrickou celou syntézu (+)-Heitziamide A“, což představuje významný krok v oblasti syntézy přírodních látek.
