Peneliti di Universitas Hokkaido telah mengembangkan metode katalitik baru untuk menghasilkan radikal ketil dari keton alkil, menyelesaikan tantangan lama dalam kimia organik. Menggunakan alat penyaringan komputasional, tim mengidentifikasi ligan efektif yang mencegah transfer elektron yang tidak diinginkan, memungkinkan reaksi yang lebih bersih dan andal. Terobosan ini membantu sintesis produk alam dan pengembangan farmasi.
Para ahli kimia lama mencari cara memanfaatkan keton untuk membentuk ikatan kimia, mengingat kelimpahannya dalam molekul organik. Hambatan yang sangat bandel adalah reduksi satu elektron keton untuk menghasilkan radikal ketil, yang berfungsi sebagai perantara kunci dalam sintesis produk alam dan penelitian farmasi. Meskipun ada metode untuk keton aril, keton alkil—lebih umum tapi lebih sulit direduksi—telah menolak keberhasilan serupa.
Tim ahli kimia organik dan komputasional di institut WPI-ICReDD Universitas Hokkaido menangani isu ini dengan strategi katalisis paladium tereksitasi cahaya. Karya mereka, yang diterbitkan di Journal of the American Chemical Society, menunjukkan bagaimana katalis paladium yang diaktifkan cahaya, dipasangkan dengan ligan fosfin tertentu, kini dapat mendorong transformasi keton alkil.
Dalam studi sebelumnya, sistem paladium yang sama berhasil untuk keton aril tetapi gagal untuk alkil. Data menunjukkan bahwa radikal ketil alkil terbentuk sesaat, hanya untuk mengalami transfer elektron balik (BET) ke paladium, mengembalikan bahan tanpa perubahan. Untuk menemukan solusi, peneliti menggunakan metode Virtual Ligand-Assisted Screening (VLAS), yang dikembangkan oleh Associate Professor Wataru Matsuoka dan Professor Satoshi Maeda.
VLAS menganalisis 38 ligan fosfin, menghasilkan peta panas sifat elektronik dan steriknya untuk memprediksi reaktivitas. Ini membimbing uji lab pada tiga kandidat, dengan tris(4-methoxyphenyl)phosphine (P(p-OMe-C6H4)3), yang diberi label L4, terbukti paling efektif. Ini menekan BET, memungkinkan pembentukan radikal ketil yang stabil dan reaksi beranggapan tinggi.
Para penulis, termasuk Kosaku Tanaka, Ren Yamada, dan Tsuyoshi Mita, mencatat bahwa pendekatan ini menyediakan alat yang dapat diakses bagi para ahli kimia dan menyoroti peran VLAS dalam mempercepat optimalisasi reaksi. Studi ini muncul di volume 147, isu 43, dengan DOI: 10.1021/jacs.5c13115.