Реакция Судзуки в автоматическом синтезаторе заняла три часа

Химики из США оптимизировали получение малых молекул по последовательным реакциям Судзуки в приборе для автоматического синтеза. Они нашли удобные условия для постановки и снятия защитных групп с борных остатков ароматических соединений, за счет чего время проведения реакций значительно сократилось. Исследование опубликовано в Nature Synthesis.

Автоматический синтез органических соединений хорошо развит всего для нескольких классов веществ. В первую очередь это пептиды, которые можно легко получать в автоматических синтезаторах. Методики автоматического синтеза обычно основаны на последовательной постановке и снятии защитных групп. То есть, в некоторой молекуле все группы, которые не должны реагировать, блокируются с помощью реагентов. А затем, когда их нужно ввести в реакцию, защитные группы снимаются. При этом время синтеза даже сложных полипептидов составляет всего несколько часов. А время образования одной пептидной связки — около пяти минут.

Недавно ученые стали распространять автоматический синтез и на другие классы веществ. Так, химики под руководством Мартина Берка (Martin D. Burke) из Иллинойсского университета решили разработать автоматический синтезатор полиареновых соединений, работающий через реакцию Судзуки, которая представляет собой сочетание бороновых кислот или эфиров с арилгалогенидами в присутствии основания и палладиевого катализатора. В 2015 году они показали первый вариант такого синтезатора, однако один цикл образования связи углерод-углерод в нем занимал больше суток.

А недавно тем же ученым удалось сократить время одного цикла до пары часов. Для этого они внесли в схему синтеза несколько изменений. Во-первых, вместо бороновых кислот химики решили использовать их эфиры, которые более стабильны на свету. Кроме того, ученым пришлось оптимизировать условия реакции Судзуки так, чтобы, с одной стороны, она протекала быстро, а с другой, защитные группы не снимались с борных остатков.

Чтобы достигнуть такого результата, ученые перебрали разные основания — неорганические карбонаты, фосфаты, гидроксиды и алкоксиды. Большинство из них, хоть и позволяли реакции Судзуки протекать успешно, разрушали защитные группы. Но одно основание — калиевая соль триметилсиланола — защитные группы не трогало. А реакции сочетания в его присутствии протекали очень быстро — всего за 5–20 минут.

Для постановки защитных групп на борные остатки химики использовали тетраметил-N-метилиминодиуксусную кислоту. А чтобы снять защитную группу, смешивали соответствующий защищенный боронат с пинаколом и калиевой солью триметилсиланола. При этом остаток имидоуксусной кислоты заменялся на пинаколат.

Так ученые смогли в разы сократить время одной реакции Судзуки в автоматическом синтезаторе. Благодаря новой методике они синтезировали несколько веществ, содержащих по три ароматических кольца, всего за несколько часов.

Ранее мы рассказывали о том, как химики из группы Берка оптимизировали реакцию Судзуки с помощью машинного обучения.