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copri come ottenere molteplici cambiamenti chimici in un unico passaggio di reazione e rimarrai stupito
Nel campo della chimica, i molteplici cambiamenti che risultano da un singolo passaggio di reazione stanno attirando sempre più l'attenzione dei ricercatori. Questo processo di reazione non comprende solo reazioni tandem, ma comprende anche una serie di cambiamenti chimici volti a sintetizzare in modo efficiente molecole complesse. In questo articolo analizzeremo più approfonditamente il modo in cui le reazioni a cascata possono essere utilizzate per ottenere questi risultati sorprendenti.
"Man mano che i ricercatori riflettono più a fondo sui percorsi di sintesi chimica, cominciano a rendersi conto dell'importanza di condurre reazioni continue mantenendo invariate le condizioni di reazione."
Nella sintesi chimica, le reazioni sequenziali, o reazioni multiple, non richiedono l'isolamento di alcun intermedio di reazione. Ciò significa che è possibile effettuare una serie di cambiamenti chimici uno dopo l'altro nelle stesse condizioni di reazione, il che non solo migliora l'economia atomica, ma riduce anche notevolmente la produzione di rifiuti. L'efficienza di questo processo di reazione si basa su un gran numero di reazioni a catena, ciascuna delle quali può verificarsi naturalmente senza l'aggiunta di ulteriori reagenti.
Ad esempio, in alcuni casi, la praticità delle reazioni run-on è ampiamente utilizzata nel contesto della sintesi totale, soprattutto nella sintesi di prodotti naturali. Già nel 1917 Robinson propose un modello per la sintesi della triptantrica e questa reazione è ancora considerata uno dei primi esempi di reazione entourage.
Tipi di reazioni di follow-up
Le reazioni sincrone possono essere suddivise in diversi tipi principali, tra cui reazioni nucleofile/elettronucleofile, reazioni di radicali liberi e reazioni periodiche; la coesistenza di questi tipi può essere osservata in molte reazioni sincrone.
Reazione nucleofila/elettronucleofila
In questo tipo di reazione, l'elemento importante è l'attacco nucleofilo nucleare o elettronucleofilo. Prendendo come esempio la sintesi selettiva a breve termine dell'antibiotico (-)-cloramfenicolo, questo processo di sintesi immediato può essere completato con una resa complessiva di circa il 71%, dimostrando una notevole efficienza di conversione.
Reazioni dei radicali liberi
L'elevata reattività delle reazioni dei radicali liberi li rende una scelta adatta per le reazioni di follow-up. Ad esempio, nella sintesi totale dell'(-)-hersutina condotta nel 1985, la formazione di un intermedio radicale libero ha portato a una serie di reazioni cicliche, che hanno portato infine alla sintesi riuscita del composto target con una resa complessiva dell'80%.
Reazione ciclica
Le reazioni periodiche includono non solo le reazioni di cicloaddizione ed elettrociclizzazione, ma anche le reazioni di riarrangiamento del segnale. Questo tipo di reazione solitamente si concentra sulle circostanze e sui risultati della reazione a catena. Ad esempio, la sintesi del prodotto naturale (-)-eugenolo ha dimostrato l'ampia applicabilità di questo tipo di reazione.
Reazioni entourage catalizzate da metalli
Negli ultimi anni, le reazioni entourage catalizzate dai metalli di transizione sono diventate un obiettivo fondamentale per rendere la sintesi chimica più efficiente e rispettosa dell'ambiente. Questo tipo di reazione produce una gamma più ricca di strutture chimiche combinando la potenza di più catalizzatori metallici nel processo di generazione di prodotti primari e secondari, il che ha anche promosso l'innovazione della metodologia di sintesi.
"Lo sviluppo delle reazioni entourage non si limita a un certo tipo di reazione, ma copre una gamma più ampia di possibilità di trasformazione chimica e continua a promuovere il progresso nel campo della sintesi chimica."
Nello studio, la strategia catalizzata dai metalli non solo ha cambiato la nostra comprensione delle reazioni chimiche, ma ha anche aiutato gli scienziati a semplificare il percorso di sintesi e a migliorare la resa del prodotto. Prendendo come esempio la reazione multifase catalizzata dal rodio, la reazione bullhead di questo approccio non solo dimostra il potenziale per lo screening dei catalizzatori, ma ottimizza anche il rapporto costo-efficacia del processo di sintesi.
Prospettive future
Con l'avvento di nuove tecnologie e materiali, il potenziale delle reazioni in movimento resta in gran parte inutilizzato. Ad esempio, la ricerca sui catalizzatori asimmetrici sta gradualmente guadagnando attenzione e l'uso di catalizzatori organici chirali per promuovere reazioni di accompagnamento è diventato un campo ricco di opportunità. Inoltre, con l'avvento della chimica verde, esplorare le applicazioni di queste reazioni nello sviluppo sostenibile è diventata una missione sempre più critica.
Pertanto, le reazioni entourage non solo svolgono un ruolo fondamentale nella sintesi chimica, ma hanno anche il potenziale di ridefinire la nostra comprensione della chimica basata sul silicio. In futuro, in che modo questi nuovi metodi cambieranno ulteriormente le nostre strategie di sintesi e i nostri risultati?
