طور باحثون في جامعة هوكايدو طريقة كاتاليتيكية جديدة لتوليد جذعيات كيتيل من الكيتونات الألكيلية، مما يحل تحديًا طويل الأمد في الكيمياء العضوية. باستخدام أداة فحص حاسوبية، حدد الفريق ليغاند فعال يمنع نقل الإلكترون غير المرغوب فيه، مما يمكن من تفاعلات أنقى وأكثر موثوقية. يساعد هذا الاختراق في تصنيع المنتجات الطبيعية وتطوير الأدوية.
سعى الكيميائيون منذ زمن طويل إلى طرق لاستغلال الكيتونات في تشكيل الروابط الكيميائية، نظرًا لانتشارها في الجزيئات العضوية. كان العائق الأكثر عنادًا هو اختزال إلكترون واحد للكيتونات لإنتاج جذعيات كيتيل، التي تعمل كوسائط رئيسية في تصنيع المنتجات الطبيعية وبحوث الأدوية. بينما توجد طرق للكيتونات الأريلية، فإن الكيتونات الألكيلية —الأكثر شيوعًا لكن الأصعب اختزالًا— قاومت نجاحًا مشابهًا.
عالج فريق من الكيميائيين العضويين والحاسوبيين في معهد WPI-ICReDD بجامعة هوكايدو هذه المشكلة باستراتيجية كاتاليز بالاديوم المثار بالضوء. نشر عملهم في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية، ويظهر كيف يمكن لكاتاليزات البالاديوم المنشطة بالضوء، مقترنة بليغانات فوسفين محددة، قيادة تحولات الكيتونات الألكيلية الآن.
في الدراسات السابقة، نجح نفس النظام البالاديومي مع الكيتونات الأريلية لكنه فشل مع الألكيلية. أظهرت البيانات أن جذعيات كيتيل الألكيل تتشكل لحظيًا، ثم تتعرض لنقل إلكترون عكسي (BET) إلى البالاديوم، مما يعيد المادة دون تغيير. لإيجاد حل، استخدم الباحثون طريقة الفحص المساعد بالليغاند الافتراضي (VLAS)، التي طورها الأستاذ المساعد واتارو ماتسوكا والأستاذ ساتوشي مaeda.
حللت VLAS 38 ليغاند فوسفين، مولدة خريطة حرارية لخصائصها الإلكترونية والستيريكية للتنبؤ بالتفاعلية. وجهت ذلك اختبارات مختبرية على ثلاثة مرشحين، مع tris(4-methoxyphenyl)phosphine (P(p-OMe-C6H4)3)، المسمى L4، الأكثر فعالية. قمع BET، مما سمح بتشكيل مستقر لجذعيات كيتيل وتفاعلات عالية العائد.
يلاحظ المؤلفون، بما في ذلك كوساكو تاناكا ورن يامادا وتسويوشي ميتا، أن هذا النهج يوفر أداة يمكن الوصول إليها للكيميائيين ويبرز دور VLAS في تسريع تحسين التفاعلات. يظهر الدراسة في المجلد 147، العدد 43، مع DOI: 10.1021/jacs.5c13115.