В последние годы катализаторы, состоящие только из органических молекул, но без металлических элементов, то есть органокатализаторы, считаются катализаторами следующего поколения и привлекают к себе большое внимание. Однако некоторые реакции органической химии не могут происходить с одним катализатором. Поэтому было проведено множество исследований по синергическому использованию двух или более катализаторов для органического синтеза, что создало новую категорию в этой области исследований.
В человеческом организме, например, несколько катализаторов (ферментов) работают синергетически, синтезируя сложные органические молекулы, которые выполняют важные функции. Точно так же органический синтез потенциально может быть проведен с использованием двух или более катализаторов в одной колбе. Тем не менее, создание таких каталитических систем считалось трудной задачей, потому что сами катализаторы во многих случаях реагируют друг с другом, что снижает их каталитическую способность.
Исследовательская группа Университета Канадзавы успешно синтезировала кетон из альдегида и бензила или из альдегида и аллильного карбоната за счет синергического действия органокатализатора и палладиевого катализатора в одной колбе. Тщательное изучение условий реакции показало важность тиазолиевого N-гетероциклического карбена как органокатализатора и палладия с повышенной активностью за счет бисфосфина, органического соединения фосфора, в качестве металлического катализатора. Следует отметить, что не было обнаружено каталитических реакций в отсутствие любого из двух катализаторов, что указывает на то, что для протекания такой реакции необходимы два катализатора.
Синтетическое преобразование альдегида в кетон обычными методами требовало сложного процесса с множеством стадий химической реакции или металлического реагента, который налагал бы существенную нагрузку на окружающую среду. С другой стороны, недавно разработанный протокол позволяет синтезировать кетон сложной химической структуры из альдегида в простых и мягких условиях.
Ключ к успеху в том, что альдегид, который, как известно, действует как электрофил в химических реакциях, на самом деле работал здесь как нуклеофил. Таким образом, новый протокол обеспечивает быстрое и простое синтетическое преобразование альдегида в кетон, который является важной базовой структурой, обнаруженной в различных лекарствах и химических веществах-кандидатах.
Считалось, что катализатору на основе переходного металла и органокатализатору сложно действовать синергетически в одной колбе при сохранении их индивидуальных функциональных активностей. Настоящее исследование представляет собой важную веху в этой области.
Более того, в настоящее время установлено новое руководство по проектированию в области «органического синтеза с использованием катализаторов». Ожидается, что, изменив комбинацию используемых катализаторов, можно будет разработать множество синтетических реакций, которые до сих пор были трудными, что проложит путь к новым технологиям для синтеза лекарств и лекарств-кандидатов простым и легким способом. но без потерь.