Atropisômeros são uma classe de estereoisômeros (compostos químicos que diferem no arranjo espacial dos átomos) que surgem da rotação restrita em torno de uma única ligação e têm várias aplicações na química. A data, a maioria das pesquisas sobre atropisômeros tem se concentrado em "atropisômeros de biaril" (devido à restrição rotacional em torno de uma ligação carbono-carbono), mas também é possível que atropisômeros surjam de restrições rotacionais em torno de uma ligação nitrogênio-carbono (N-C). Esses compostos N-C axialmente quirais são encontrados em vários produtos naturais e compostos bioativos e, portanto, têm aplicações promissoras na medicina e na agricultura. Além disso, estes são conhecidos por serem úteis como blocos de construção quirais e ligantes quirais.

Claro, antes que os pesquisadores possam tirar proveito de tais aplicações, eles precisam desenvolver um método viável para sintetizá-lo. "Embora uma série de compostos bioativos e produtos naturais que possuem uma estrutura N-C axialmente quiral tenham sido encontrados recentemente, nenhum método sintético eficiente era conhecido, "observa o professor Osamu Kitagawa, do Shibaura Institute of Technology (SIT), Japão. Para resolver este problema, O professor Kitagawa e sua equipe passaram as últimas décadas desenvolvendo métodos eficientes para a síntese de compostos N-C axialmente quirais. Em um artigo publicado recentemente em Contas de pesquisa química , O professor Kitagawa resume as realizações de sua equipe desde 2002.

Em 2001, O grupo do Prof. Kitagawa começou a investigar uma síntese assimétrica catalítica nunca antes tentada de anilidas orto-terc-butila e outros compostos N-C axialmente quirais. Em 2005, eles descobriram que a reação de orto-terc-butilanilidas secundárias aquirais com 4-iodonitrobenzeno na presença de um catalisador de paládio quiral (Pd) (aminação aromática enantiosseletiva catalítica) resultou na síntese altamente enantiosseletiva (assimétrica) de N-arilado quiral ortho- terc-butilanilidas. Em seguida, eles experimentaram adaptar esta reação de N-arilação intermolecular para uso em reações intramoleculares, e seus esforços levaram à síntese de compostos chamados "lactamas N-C axialmente quirais" (que tinham alta pureza óptica). Mais importante, essas reações representaram a primeira síntese enantiosseletiva de compostos N-C axialmente quirais com um catalisador quiral.

Os pesquisadores continuaram seu trabalho usando N-arilações intramoleculares catalisadas por Pd quirais para alcançar a síntese enantiosseletiva de derivados quinolina-4-ona N-C axialmente quirais e fenantridin-6-ona. Eles também usaram várias reações catalisadas por Pd quirais para preparar compostos N-C axialmente quirais opticamente ativos chamados N- (2-terc-butilfenil) indóis, 3- (2-bromofenil) quinazolin-4-onas, e N- (2-terc-butilfenil) sulfonamidas. A pesquisa do Prof Kitagawa levou à síntese bem-sucedida de compostos potencialmente úteis, como um mebroqualone N-C axialmente quiral que atua como um agonista de receptores específicos presentes no cérebro, chamados de "receptores GABA" (e tem propriedades terapêuticas potenciais).

Na verdade, desde 2005, a síntese enantiosseletiva de compostos N-C axialmente quirais se tornou um tópico de considerável interesse para químicos fora da equipe de pesquisa do Prof. Kitagawa. Por exemplo, a literatura sobre a síntese de anilidas axialmente quirais com aminações aromáticas enantiosseletivas catalíticas data de 2005, com um artigo de pesquisa da equipe do Prof. Kitagawa, mas desde então, outros grupos de pesquisa publicaram mais de 70 artigos originais relativos à síntese altamente enantiosseletiva de vários compostos N-C axialmente quirais usando catalisadores quirais. Avançar, o artigo da equipe de 2010 sobre a síntese enantiosseletiva catalítica de indóis N-C axialmente quirais representou uma importante contribuição para o desenvolvimento da química do indol axialmente quiral, e vários grupos de pesquisa desenvolveram desde então sínteses assimétricas catalíticas para vários derivados de indol que incluem um eixo quiral C-C ou um eixo quiral N-C. O próprio Prof. Kitagawa vê o trabalho de seu laboratório como tendo aplicações importantes para "a síntese de compostos de drogas opticamente ativos e produtos naturais com quiralidade axial N-C."

Para concluir, A equipe de pesquisa do Prof. Kitagawa teve sucesso em desenvolver sínteses enantiosseletivas catalíticas de compostos N-C axialmente quirais. Este trabalho inspirou outras equipes de pesquisa a fazerem contribuições adicionais no mesmo campo e levou a vias sintéticas viáveis ​​para compostos bioativos com potencial valor medicinal. O professor Kitagawa prevê que a síntese assimétrica catalítica de compostos N-C axialmente quirais continuará a chamar a atenção, graças ao uso potencial de tais compostos em uma ampla gama de campos.