Pesquisadores da Universidade de Hokkaido desenvolveram um novo método catalítico para gerar radicais ketila a partir de cetonas alquilas, resolvendo um desafio de longa data na química orgânica. Usando uma ferramenta de triagem computacional, a equipe identificou um ligante eficaz que previne a transferência indesejada de elétrons, permitindo reações mais limpas e confiáveis. Esse avanço auxilia na síntesis de produtos naturais e no desenvolvimento farmacêutico.
Químicos há muito buscam maneiras de aproveitar cetonas para formar ligações químicas, dada sua prevalência em moléculas orgânicas. Um obstáculo particularmente teimoso tem sido a redução de um elétron das cetonas para produzir radicais ketila, que servem como intermediários chave na síntese de produtos naturais e pesquisa farmacêutica. Embora existam métodos para cetonas arila, as cetonas alquilas —mais comuns, mas mais difíceis de reduzir— resistiram a sucessos semelhantes.
Uma equipe de químicos orgânicos e computacionais no instituto WPI-ICReDD da Universidade de Hokkaido abordou essa questão com uma estratégia de catálise de paládio fotoexcitado. Seu trabalho, publicado no Journal of the American Chemical Society, demonstra como catalisadores de paládio ativados por luz, combinados com ligandos fosfinas específicos, agora podem impulsionar transformações de cetonas alquilas.
Em estudos anteriores, o mesmo sistema de paládio funcionou para cetonas arila, mas falhou para alquilas. Dados mostraram que radicais ketila alquilas se formavam momentaneamente, apenas para sofrer transferência de elétrons reversa (BET) para o paládio, revertendo o material inalterado. Para encontrar uma solução, os pesquisadores empregaram o método Virtual Ligand-Assisted Screening (VLAS), desenvolvido pelo Professor Associado Wataru Matsuoka e Professor Satoshi Maeda.
O VLAS analisou 38 ligandos fosfinas, gerando um mapa de calor de suas propriedades eletrônicas e estéricas para prever reatividade. Isso guiou testes de laboratório em três candidatos, com tris(4-metoxifenil)fosfina (P(p-OMe-C6H4)3), rotulada como L4, provando-se a mais eficaz. Ela suprimiu o BET, permitindo a formação estável de radicais ketila e reações de alto rendimento.
Os autores, incluindo Kosaku Tanaka, Ren Yamada e Tsuyoshi Mita, observam que essa abordagem fornece uma ferramenta acessível para químicos e destaca o papel do VLAS na aceleração da otimização de reações. O estudo aparece no volume 147, número 43, com DOI: 10.1021/jacs.5c13115.