Forskare vid Nagoya University har utvecklat en järnbaserad fotokatalysator som minskar beroendet av sällsynta metaller i organsyntes. Den nya designen använder färre kostsamma chirala ligander och möjliggör den första asymmetriska totalsyntesen av (+)-heitziamide A. Detta framsteg främjar mer hållbara kemiska reaktioner under blått LED-ljus.
Forskare vid Nagoya Universitys ingenjörsutbildning för forskarstuderande, ledda av professor Kazuaki Ishihara, biträdande professor Shuhei Ohmura och doktorand Hayato Akao, har introducerat en omdesignad järnfotokatalysator. Publicerad i Journal of the American Chemical Society 2026 beskriver studien hur denna katalysator minskar användningen av chirala ligander med två tredjedelar jämfört med deras 2023-version, som krävde tre per järnatom trots att endast en bidrog till enantioselektivitet. Det nya systemet inkluderar prisvärda akirala bidentata ligander tillsammans med chirala för att bilda en Fe(III)-saltstruktur. Denna uppställning förbättrar katalytisk prestanda och styr produkternas tredimensionella konfiguration. Aktiverad av energieffektivt blått LED-ljus underlättar den en kontrollerad radikalkation (4 + 2)-cyklisering och bildar sexmedlemmiga ringar med 1,2,3,5-substituerade addukter vanliga i naturliga produkter. Med denna katalysator uppnådde teamet den första asymmetriska totalsyntesen av (+)-heitziamide A, en förening från medicinalväxter som hämmar respiratoriska utbrott. Tidigare synteser hade inte producerat den naturliga enantiomeren asymmetriskt. Den spegelinverterade katalysatorn kan likaså ge (-)-heitziamide A. «Den nya katalysatordesignen representerar den definitiva formen av chirala Fe(III)-fotoredoxkatalysatorer», uppgav Ohmura. «Vi anser att detta framsteg markerar en betydande milstolpe i utvecklingen av järnbaserad fotokatalys.» Ishihara tillade: «Att uppnå den första asymmetriska totalsyntesen av (+)-heitziamide A med denna katalytiska reaktion är en remarkabel prestation.» Metoden möjliggör konstruktion av komplexa molekyler, inklusive farmaceutiska prekursorer, med rikligt järn istället för sällsynta metaller som rutenium och iridium. Denna utveckling indikerar potential för enantioselektiv syntes av ytterligare bioaktiva ämnen via samma cycloadditionssteg.
