Nobel Chmica 2021: catalizzatori e reazione etero Diels-Alder

I catalizzatori chirali IDPi espandono lo scopo delle reazioni etero Diels-Alder oltre ai partner influenzati elettronicamente.

La reazione di Diels-Alder è una classica trasformazione che tipicamente unisce un diene (con quattro elettroni π) ed un alchene (con due elettroni π) formando un anello a sei termini — essa è nota come cicloaddizione [4+2]. Questa reazione è stata studiata in maniera esaustiva in sintesi organica e provata in molte varianti, ma nonostante ciò alcuni partner di reazione rimangono fuori dalla ricerca.

I ricercatori guidati da Benjamin List al Max Planck Institute for Kohlenforschung hanno nel 2017 colmato alcune di questa lacune. Il team ha riportato un metodo che unisce assieme dieni ed aldeidi disattivati ed economici per la prima volta in una reazione etero Diels-Alder, una variante che scambia un atomo di carbonio nell'alchene con un eteroatomo, che è l'ossigeno nel caso dell'aldeide (J. Am. Chem. Soc. 2017, http://cgi.cen.acs.org/cgi-bin/cen/trustedproxy.cgi?redirect=http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b08357?source=cenDOI: 10.1021/jacs.7b08357).

La reattività della Diels-Alder è governata dall'intervallo di energia tra i due partner di reazione. I chimici hanno bisogno di assottigliare questo intervallo per condurre la reazione in avanti, generalmente modulando le proprietà elettroniche dei partner di reazione attraverso diversi gruppi sostituenti e/o con catalizzatori. Per le reazioni di etero Diels-Alder tra dieni ed aldeidi, il successo è limitato ai partner di reazione ingegnerizzati elettronicamente.

Usando dei catalizzatori immidodifosforimidato chirali estremamente acidi (IDPi), List e collaboratori sono stati in grado di accedere a dieni ed aldeidi elettronicamente disattivati per formare diidropirani, che sono spesso trovati in composti farmaceutici ed agrochimici. I ricercatori hanno proposto che questi catalizzatori creino un ambiente confinato che permette un elevato stereocontrollo ed evitino una serie di reazioni collaterali promosse da acidi.

Dei tentativi di misurare l'acidità dei nuovi catalizzatori IDPi sono in corso, ma i composti si pensa siano più acidi degli analoghi composti IDPi, composti che è riferito essere i più forti acidi chirali mai sintetizzati, secondo quanto riportato dai ricercatori.

“Penso davvero questa classe di catalizzatori sia il più significativo contributo prodotto dal mio laboratorio,” ha riferito List. Lui crede che i catalizzatori possiedano un “enorme potenziale” per la sintesi asimmetrica perché essi sono così attivi e selettivi.

La nuova classe dei forti acidi IDPi sono “estremamente efficaci” nel produrre diidropirani in un elevato eccesso enantiomerico, ha detto http://www.chm.bris.ac.uk/org/aggarwal/Varinder Aggarwal, un chimico di sintesi alla University of Bristol. Aggarwal ha evidenziato che questi prodotti diidropiranici sono importanti per l'industria dei profumi, aggiungendo che il laboratorio di List debba avere un “odore piuttosto buono”.

Sono passati 4 anni e List ci ha visto lungo. Tanto che ha vinto il Nobel 2021. Che dire?

Tanto di cappello. Un applauso e un brindisi per lui e per MacMillan.

Grazie. Bel riassunto. Io non sono un organico, ma sto studiando nella stessa Università dove ha insegnato e insegna il Prof. List, e hanno veramente un dipartimento di organica spettacolare e molto "competitivo" (e infatti i risultati si vedono). La tradizione dell'università di Colonia per la catalisi e le reazioni di Diels-Alder è molto rinomata, non a caso lo stesso premio Nobel Kurt Alder insegnò lì per svariati anni e fu direttore del dipartimento di chimica. Ancora oggi è presente un'aula magna (Hörsaal) speciale a lui intitolata, e ogni anno si tengono le speciali "Alder lectures". Ancora un applauso a List e MacMillan. 🇩🇪🏴󠁧󠁢󠁳󠁣󠁴󠁿 E già che ci siamo, sì, anche al nostro Giorgio Parisi! 🇮🇹