Kimyasal Alanın Otomatik Keşfi ile İki Yeni Reaksiyon Bulundu
Sentetik çalışmalar yapan kimyagerler, onbinlerce potansiyel ürünün yüksek verimli reaksiyon şablonundan veri işleyerek keşfedilmemiş reaksiyonlar keşfettiler. ‘’Otomatik veri işleme, yüksek verimli bir şablonda yeni katalitik reaksiyonlar aramayı hızlandırdı. Otomatik analizle, onbinlerce olasılıkta görünen ufak bir ürün, fazla bir çaba harcamadan % 80 verimle ortaya çıkan yeni bir reaksiyon haline gelebilir.’’ dedi Kaliforniya Üniversitesi’nden John Hartwig.
Sentetik çalışmalar yapan kimyagerler, bir metal katalizör ile büyük bir reaktif kütüphanesini karıştırarak ve sonuçta oluşan molekülleri yeni ürünler için tarayarak sık sık yeni reaksiyonlar ararlar.
Hartwig ve Daniel Robbins 2011’de 17 molekülü aynı anda çeşitli metal katalizörleri ve ligandları karıştırarak araştırmalarını hızlandırdılar. Gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) kullanılarak ürün tanımlamasını basitleştirmek için,araştırmacılar bilinçli olarak benzer kütlelerle başlamışlardı, böylece ürünlerin başlangıç malzemelerinin kütlesi iki katına çıkacaktı. Şimdi, Hartwig ve postdoc Konstantin Troshin, yüksek verimli reaksiyon şablonunun veri analizini otomatikleştirerek bir günde üç kat daha fazla reaksiyon gösterilmesini sağladı. Otomatik analiz, daha önce bilinmeyen alkin hidroalilasyon ve nikel ile katalize edilmiş çok bileşenli bir reaksiyon da tespit etti.
Bu çalışmada, araştırmacılar, her biri farklı bir fonksiyonel grup ihtiva eden bir dizi 15 molekül ile başlamışlardır. Ardından moleküler kütlenin değiştirilmesi için aynı işlevsel grupları içeren ve ilave iki aktif olmayan sübstitüsyon grubu içeren iki set molekül daha topladılar.Örneğin, bir son alkin, birinci molekül setinde bir 10 karbon zincirine, ikinci molekül setinde dokuz karbon zincirine ve üçüncü molekül setinde bir 11 karbon zincirine bağlandı. Araştırmacılar, kütle farklarının her bir fonksiyonel gruba özgü olabilmesi için sübstitüentleri de seçti.
Kütle Taraması
Molekülleri yeni reaksiyonlar için taramak amacıyla, ilk setteki 15 molekülün hepsini karıştırdılar.Karışımı, bir metal katalizörü ve bir ligand içeren 96 oyuklu plakadaki bir oyuğa eklediler. Ardından, aynı karışımı, topraktan zengin bir metal veya ligand içeren plakanın diğer oyuklarına ilave etti.Son olarak, araştırmacılar, ikinci ve üçüncü moleküler setlerden oluşan bir karışım kullanarak iki plaka daha hazırladılar.
Plakaları kapatıp 100 ° C’de 18 saat boyunca ısıtmadan sonra, araştırmacılar reaksiyon ürünlerini GC-MS kullanarak analiz etti.Belirli bir kütle için bir dizi alıkonma süresi kaydı yaparak,moleküler iyon kütlesi yardımıyla verileri topladılar.
Ardından araştırmacılar, elektronik hesap çizelgelerini, ilk molekül setindeki reaksiyon ürünlerinin kütlelerini, ikinci ve üçüncü setin kütlelerini otomatik olarak karşılaştırmak için kullandılar.Böylece 15 molekülün kombinasyonlarına karşılık gelen kütle farklılıklarını ve aynı fonksiyonel gruba sahip moleküller arasındaki bilinen kütle farklarını araştırıyorlardı. Şablon, nikel katalizli bir Suzuki reaksiyonu ve çeşitli Heck reaksiyonları gibi bilinen reaksiyonları keşfetti.
Bu şablon aynı zamanda, nikel ile katalize edilebilen ve optimize edilmemiş % 61’lik bir verim sağlayan paladyum katalizörü ile çalıştığı bilinen yeni bir üç bileşenli reaksiyon ortaya çıkardı.Şablon bir başka yeni tepkime daha ortaya çıkardı: iç alkinlerin hidroalilleşmesi.(Alilleme:bir molekülde hidrojen atomunun yerini bir alil kökünün alması.Bir tür alkillemedir.)
‘’Bu reaksiyon sonucu elde edilen ürün, kromatogramda küçük bir tepe noktası olarak görüldü, bu nedenle küçük bir ürün olarak göz ardı edilebilir’’ dedi John Hartwig.
Bununla birlikte, otomatik makrolar(Excel’de bir hesap terimi) bu moleküler iyon kütlesini başlangıç malzemeleri kombinasyonu olarak işaretledi, bu nedenle araştırmacılar reaksiyona daha yakından baktılar.Reaksiyon koşullarını hızla optimize etmek % 87 verimle ürün verdi. Münster Üniversitesi,Almanya’dan Frank Glorius bu süreci akıllı tarama olarak düşündü çünkü bu süreç başlangıç moleküllerini seçmek ve herhangi bir ayıracı karıştırmadan önce veri analizini öngörmek için dikkatli düşünmeyi içermektedir.’’Hartwig’in önceki tarama makalesi tüm zamanların en sevdiğim yayınlarından biri.’’ dedi Glorius.
Glorius, bu son çalışmanın “gerçek bir gelişme” olduğunu düşünüyor çünkü analiz zamanı hızlanıyor ve substrat seçiminde otomasyona ve daha fazla esnekliğe izin veriyor.
Kaynak : chemistryworld.com
