Um catalisador de ferro simples pode substituir o caro rutênio em uma reação que pode ser usada para gerar diversas bibliotecas de compostos orgânicos complexos, três pesquisadores da Universidade Keio mostraram1. Essa descoberta promete baratear a produção de moléculas orgânicas complexas, como materiais eletrônicos orgânicos e drogas terapêuticas.

As moléculas orgânicas consistem principalmente de átomos de carbono e hidrogênio, além de alguns outros 'heteroátomos', como nitrogênio, oxigênio ou cloro. Os químicos tradicionalmente exploram a reatividade desses heteroátomos para construir produtos complexos a partir de moléculas iniciais simples. Esta abordagem, Contudo, pode exigir longas sequências de reações para instalar o conjunto correto de heteroátomos para uma conversão particular, tornando a síntese cara e demorada.

Uma maneira mais eficiente de fazer moléculas orgânicas é manipular diretamente as ligações carbono-hidrogênio de uma molécula. Conhecido como funcionalização da ligação carbono-hidrogênio, esta reação envolve quebrar a ligação entre carbono e hidrogênio e, em seguida, trocar o hidrogênio por outro elemento como o carbono, oxigênio ou nitrogênio. Mas, como as moléculas orgânicas normalmente contêm muitas dessas ligações, é difícil desencadear seletivamente uma reação apenas na ligação carbono-hidrogênio desejada.

Uma maneira de atingir essa seletividade é usar um catalisador, mas muitas vezes são metais preciosos caros, como o ródio, paládio ou rutênio. Há, portanto, um forte impulso para substituir esses catalisadores de metais preciosos por catalisadores mais baratos feitos de barato, metais abundantes como o ferro.

Agora, Fumitoshi Kakiuchi e colegas de trabalho Naoki Kimura e Takuya Kochi na Universidade de Keio mostraram que um composto de ferro simples catalisa a alquilação de carbono-hidrogênio de cetonas aromáticas com alcenos. O composto de ferro faz isso ligando-se ao grupo cetona do anel aromático, que direciona a molécula de alceno de entrada para se ligar ao adjacente, posição 'orto' do anel aromático. O trio mostrou que uma grande variedade de alcenos pode ser usada para essa reação.

Pesquisas anteriores sugeriram que o ferro poderia conduzir essa transformação, mas o ferro foi consumido no processo. "Essas reações estequiométricas precedentes nos deram dicas para desenvolver alquilação orto-seletiva de carbono-hidrogênio catalisada por ferro de cetonas aromáticas com alcenos, "Kakiuchi explica.

A próxima fronteira das reações de funcionalização carbono-hidrogênio é desenvolver catalisadores 'regiosseletivos' que visam seletivamente uma ligação carbono-hidrogênio particular sem a necessidade de um grupo de direção, como uma cetona. "A funcionalização regiosseletiva de carbono-hidrogênio de compostos aromáticos sem o uso de um grupo de direcionamento ainda é bastante difícil, "Kakiuchi observa." Pretendemos desenvolver este tipo de funcionalização regiosseletiva de carbono-hidrogênio usando aditivos ou ligantes. "