La funzionalizzazione dei legami C-H alifatici attraverso la loro ossidazione è una promettente tecnica per la derivatizzazione di piccole molecole. [1]
Nell'ultimo decennio sono stati fatti molti progressi sia nello sviluppo di regole di reattività per i vari legami C-H di una molecola che nella produzione di catalizzatori sempre più efficienti, in grado di funzionalizzare selettivamente le posizioni elettronicamente più reattive o stericamente accessibili.
Nel 2017, il nostro gruppo ha riportato un catalizzatore in grado di legarsi non-covalentemente ad un opportuno sito di ancoraggio posto su un substrato e di presentare solo pochi legami C-H di questo al sito cataliticamente attivo. In questo modo è possibile differenziare posizioni che, in assenza di riconoscimento supramolecolare, sarebbero quasi equivalenti fra di loro. [2]
In particolare, lo studio citato impiega come substrati gli ioni ammonio di ammine alifatiche primarie a catena lunga che possono legarsi ai bracci contenenti eteri 18-corona-6 posti sul catalizzatore.
Lo scopo di questo progetto è l'estensione dell'approccio supramolecolare verso l'ossidazione selettiva di legami C-H a molecole strutturalmente più complesse, quali alcuni derivati steroidei.
[1]M. C. White, Science 2012, 335, 807-809
[2]G. Olivo, Giulio Farinelli, A. Barbieri, O. Lanzalunga, S. Di Stefano and M. Costas, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56 ,16347¿16351
Il catalizzatore presentato consentirebbe la funzionalizzazione di una grande varietà di molecole, anche strutturalmente molto differenti fra di loro con regole di selettività relativamente semplici, al contrario degli esempi già esistenti che sono limitati all'ossidazione di pochissimi substrati, tutti strutturalmente molto simili e disegnati ad-hoc per il catalizzatore.
La chemio-selettività della trasformazione è garantita dal protocollo sperimentale che impiega un eccesso di ossidante portando così alla formazione preferenziale di chetoni mentre la regio-selettività deriva dalle relazioni geometriche, facilmente prevedibili, fra catalizzatore e substrato.
Molte posizioni di substrati naturali, quali ad esempio alcune dei substrati steroidei, non sono normalmente funzionalizzabili in quanto intrinsecamente meno reattive delle altre presenti sulla molecola. L'impiego di un catalizzatore supramolecolare che orienta determinati legami C-H verso il sito cataliticamente attivo permetterebbe la funzionalizzazione anche di queste posizioni poco reattive, purché si trovino alla giusta distanza da un opportuno sito di ancoraggio.
Viceversa, legami normalmente molto attivati vedrebbero soppressa la propria reattività in virtù della loro esclusione dal sito attivo del catalizzatore qualora non si trovassero nella posizione corretta rispetto al sito di ancoraggio.
L'unione di questi due effetti potrebbe consentire in alcuni casi un'inversione di selettività e permetterebbe di ottenere prodotti diversi dallo stesso reagente in funzione del catalizzatore impiegato: un catalizzatore supramolecolare funzionalizzerà prevalentemente le posizioni che, in seguito al riconoscimento, riescono a raggiungere il sito attivo mentre un catalizzatore tradizionale ossiderà principalmente quelle intrinsecamente più reattive.