寻找最终的选择性

随着资金总合成减少,毕业生的数量结合广泛的实用技术和杰出retrosynthetic视力下降,许多的失望。但它真的那么重要吗?也计算retrosynthesis程序选择最佳反应条件是即将发生的,,不管你喜欢与否,电脑很快就会好到足以取代人类输入合成设计的很大一部分。那么下一个有机化学家吗?我们显然不是失业:伟大的实用技能和化学知识仍sense-checking至关重要和执行任何合成电脑吐出,但这些新工具让我们有机会把我们的能量。

如果综合规划软件实现了自己的承诺,高效合成不会受限于个人人类知识和retrosynthetic远见,但通过已知的反应和可用的构建块。计算机不能独立(?)发明新反应和化学家们几乎没有影响的分子可以买,很明显我们需要做什么。合成是一个很长的路从一个最优的工具箱的反应。一个明显的(并且仍然遥远)理想是能够选择性反应的官能团的存在。有很多的发明,空间和独特的选择性反应高度追捧。这是重点Franziska Schoenebeck和她的小组在亚琛大学的德国,他发现了一个三环的钯阳离子选择性夫妇格氏试剂与芳基碘化的芳基氯化物和芳基溴化物;选择性是很难实现的。

反应之前报道二聚的Pd (我)催化剂diphenylphosphine形成一个空气和moisture-stable三环的钯阳离子,在99%的收益率。x射线结构揭示了一个三角形的钯原子排列和计算研究表明,复杂的芳香,单线态封闭外壳阳离子!bench-stable催化剂的反应活性和三个类似的芳基卤化物(图1)是评价和团队惊讶地发现,它只与一个芳基碘化物反应,溴或氯。

想利用这个不同寻常的反应,研究人员调查了交叉耦合polyhalogenated(我和Br)芳烃与格氏试剂。1 -溴反应,3-iodobenzene碘化与芳基溴苯镁看到排斥反应,保持完整与溴化反应(图2)。有一个相当令人印象深刻的范围,与完整的碘化反应选择性的陈词滥调在每一个实例。

一系列烷基和芳基格氏试剂通常给了很好的收益。即使是位阻2 4 6-triisopropylphenylmagnesium溴化昊图公司代替iodoarenes证明没有大问题,尽管结合两个导致收益减少。团队还没有提出一个理由,但我想知道如果还原消除两个芳基邻Pd原子(而不是与单核催化剂钯原子一样)可以减少空间体积的影响。杂环iodopyridines和嘧啶也反应良好,甚至维护选择性陈词滥调激活邻近的氮原子。

本质上探索未知领域的反应机制与三环的金属催化剂,团队采取了双重实验和计算的方法。实验,缺乏Br对我反应的选择性使用mono -和双原子Pd (0),(我)和(二世)物种表明三聚物的阳离子活性催化剂,而不是充当水库为另一个催化物种。团队还排除了钯纳米颗粒作为催化剂,在观察一个unselective反应准备样品,虽然这肯定需要更详细地挖掘纳米粒子绝不是一个均匀的类。一些简单的过滤试验和动力学研究支持这些结论很长一段路要走。DFT计算,至少等计算天真的有机化学家自己,展示一个非常明确的选择性的假说。过渡态能量三聚物的氧化加成和芳基氯,溴和碘化显示了与粘结强度(Ar-Cl > Ar-Br > Ar-I)。之间的显著差异为8.1千卡/摩尔芳基溴化物和碘化过渡状态可能容易占令人印象深刻的选择性。

随着机器的兴起,化学家们可能会担心他们的专业期货。但他们真的不应该。我们应该感到自豪,我们合成的主要步骤越来越轻视方面计划和这赋予我们的机遇:更多的时间来推动边界、解决问题和创新。化学家将做他们一直做的事情:在科学的前沿工作。