अझाइड-टू-डायझो रूपांतरण बहुमुखी डायझो संयुगांना सुरक्षित मार्ग ऑफर करते

फॉस्फिन-मध्यस्थ मायकेल जोडणी रासायनिक आणि औषधी अनुप्रयोगांसाठी मौल्यवान डायझो इंटरमीडिएट्सचे कार्यक्षम संश्लेषण सक्षम करते

सेंद्रिय रसायनशास्त्राच्या जगात, नायट्रोजन असलेली सेंद्रिय संयुगे सर्वव्यापी आहेत, जी फार्मास्युटिकल्स, ॲग्रोकेमिकल्स, रंग आणि कार्यात्मक सामग्रीचा कणा बनवतात. हे महत्त्वाचे रेणू तयार करण्यासाठी, रसायनशास्त्रज्ञ अनेकदा अत्यंत प्रतिक्रियाशील मध्यस्थांवर अवलंबून असतात ज्यांचे अनेक भिन्न उत्पादनांमध्ये रूपांतर केले जाऊ शकते. असाच एक महत्त्वाचा वर्ग म्हणजे डायझोएसेटिक ऍसिड एस्टर डेरिव्हेटिव्ह्ज, ज्याचा मोठ्या प्रमाणावर ऑर्गनोनिट्रोजन संयुगे तयार करण्यासाठी केला जातो. डायझो संयुगे हे रेणू असतात ज्यात जोडलेल्या नायट्रोजन अणूंचा एक जोडी असतो, ज्याला डायझो ग्रुप म्हणून ओळखले जाते, जे त्यांना अत्यंत प्रतिक्रियाशील आणि अनेक रासायनिक परिवर्तनांमध्ये उपयुक्त बनवते. तथापि, ते सामान्यत: घातक अभिकर्मक वापरून तयार केले जातात, जसे की डायझोमेथेन, एक अत्यंत विषारी आणि हाताळण्यास कठीण कंपाऊंड. हे अभिकर्मक टाळणे एक महत्त्वपूर्ण सुरक्षितता फायदा दर्शवते, विशेषत: नियमित आणि मोठ्या प्रमाणात संश्लेषणासाठी.

जपानमधील टोकियो युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्सच्या संशोधकांनी आता डायझो संयुगे तयार करण्यासाठी एक नवीन पद्धत विकसित केली आहे जी या विषारी पूर्वसूचकांची गरज टाळते. त्यांचा दृष्टीकोन, azide-to-diazo रूपांतरणाद्वारे मध्यस्थी केलेल्या अद्वितीय मायकेल अतिरिक्त प्रतिक्रियेवर आधारित, β-heteroatom-substituted 2-diazopropionic acid esters चे संश्लेषण सौम्य परिस्थितीत सहज प्रवेश करण्यायोग्य प्रारंभिक सामग्रीपासून सक्षम करते.

या टीमचे नेतृत्व जैविक विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विभागाचे प्राध्यापक सुगुरु योशिदा करत होते आणि त्यात टोमोकी मानो, द्वितीय वर्षाचा मास्टरचा विद्यार्थी, ताकाहिरो यासुदा, पहिल्या वर्षाचा डॉक्टरेट विद्यार्थी आणि 2023 मध्ये पदव्युत्तर पदवी पूर्ण करणारा गाकू ओरिमोटो यांचा समावेश होता. हे अभ्यास जर्नलमध्ये प्रकाशित करण्यात आले होते. Angewandte2020202020 चे इंटरनॅशनल एडिशन.

“आम्ही फॉस्फेझाइड इंटरमीडिएटच्या निर्मितीद्वारे आणि त्यानंतरच्या मायकेल जोडणीद्वारे 2-ॲजिडोएक्रिलेट एस्टरपासून डायझो संयुगेमध्ये परिवर्तनाचा एक नवीन प्रकार शोधला,” प्रो. योशिदा म्हणतात.

मायकेल ॲडिशन ही एक उत्कृष्ट सेंद्रिय प्रतिक्रिया आहे ज्यामध्ये न्यूक्लियोफाइल, एक रेणू जो रासायनिक बंध तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रॉन दान करतो, इलेक्ट्रॉन-कमतर अल्केनमध्ये जोडतो, जो कार्बन-कार्बन दुहेरी बंध असलेला एक रेणू आहे ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन नसतात. सामान्य न्यूक्लियोफाइल्समध्ये थिओल्स समाविष्ट असतात, जे सल्फर-युक्त संयुगे असतात आणि अमाइन, जे नायट्रोजन-युक्त संयुगे असतात. संशोधकांनी रिऍक्टिव्ह फॉस्फेझाइड इंटरमीडिएट तयार करून ॲझाइड ग्रुपचे डायझो ग्रुपमध्ये रूपांतर करण्यासाठी या सुप्रसिद्ध परिवर्तनाचे रुपांतर केले.

त्यांनी ॲम्फोस नावाच्या मोठ्या, इलेक्ट्रॉन-युक्त फॉस्फिनसह 2-ॲजिडोॲक्रिलिक ऍसिड एस्टरचे प्रीट्रीट केले, ज्याला di(tert-butyl)(4-(dimethylamino)phenyl)phosphine असेही म्हणतात, ज्याने तुलनेने स्थिर फॉस्फेझाइड इंटरमीडिएट तयार केले. न्यूक्लियोफाइल्सच्या त्यानंतरच्या मायकेल जोडल्यावर, या मध्यवर्ती नायट्रोजन-नायट्रोजन बाँड क्लीवेजमधून जातात, ही एक प्रक्रिया आहे जिथे दोन नायट्रोजन अणूंमधील बंध तुटतो, इच्छित डायझो एस्टर तयार करतो.

तीन नायट्रोजन अणूंची साखळी असलेले ॲझिड्स जे रेणू आहेत, ते फॉस्फाइन्स (फॉस्फरस-युक्त संयुगे) द्वारे तात्पुरते स्थिर झाल्यावर किंवा संरक्षित असताना कसे वागतात, याचा अभ्यास करताना हा शोध लागला. त्यांनी असे निरीक्षण केले की ॲम्फॉससह ॲझाइडची पूर्वप्रक्रिया, त्यानंतर थिओल जोडल्यानंतर, अपेक्षित ॲझाइड उत्पादनाऐवजी अनपेक्षितपणे डायझो कंपाऊंड प्राप्त झाले.

हे घडते कारण ॲम्फोसने तयार केलेला फॉस्फेझाइड इंटरमीडिएट मूळ ॲझाइड कंपाऊंडपेक्षा अधिक प्रतिक्रियाशील असतो. जेव्हा न्यूक्लियोफाइल जोडले जाते, तेव्हा ते मायकेल जोडण्याच्या मार्गाद्वारे प्रतिक्रिया देते ज्यामुळे नायट्रोजन-नायट्रोजन बाँड क्लीवेजसह डायझो एस्टर तयार होतात.

या अभिक्रियामध्ये, कार्बन आणि हायड्रोजन व्यतिरिक्त इतर अणू, जसे की सल्फर किंवा नायट्रोजन, हेटरोएटॉम्स देखील β-स्थानावर आणले जाऊ शकतात, जे डायझो एस्टरच्या प्रतिक्रियाशील साइटच्या पुढील रेणूवर एक विशिष्ट स्थान आहे, उच्च कार्यक्षम उत्पादने तयार करतात. प्रतिक्रियेत वापरल्या जाणाऱ्या न्यूक्लियोफाइल्समध्ये बदल करून, संशोधक β-heteroatom-substituted diazo esters ची विस्तृत विविधता तयार करू शकले. ही संयुगे पुढे अनेक उपयुक्त उत्पादनांमध्ये रूपांतरित केली जाऊ शकतात, ज्यात सल्फोन्स, हायड्रॉझोन आणि नायट्रोजन-युक्त हेटरोसायकल जसे की इंडोल्स आणि पायराझोल- संरचना सामान्यतः फार्मास्युटिकल्स आणि बायोएक्टिव्ह रेणूंमध्ये आढळतात. हे औषधी रसायनशास्त्र आणि सिंथेटिक रसायनशास्त्र अनुप्रयोगांमध्ये पद्धतीची संभाव्य उपयुक्तता हायलाइट करते जेथे डायझो इंटरमीडिएट्समध्ये लवचिक प्रवेश मौल्यवान आहे.

प्रतिक्रिया सौम्य परिस्थितीत पुढे जाते आणि धोकादायक डायझोमेथेनचा वापर टाळते, एक सुरक्षित आणि ऑपरेशनल सोपा दृष्टीकोन देते. प्रयोगशाळेच्या प्रमाणात प्रात्यक्षिक करताना, पद्धत व्यापक सिंथेटिक अनुप्रयोगांसाठी आशादायक क्षमता दर्शवते.

“Diazo संयुगे हे औषध उमेदवार, कार्यात्मक रेणू आणि heterocyclic संयुगे यांच्या संश्लेषणामध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे महत्त्वाचे मध्यवर्ती आहेत. त्यामुळे, आम्ही अपेक्षा करतो की हे विविध प्रकारच्या डायझो संयुगांचे अधिक व्यावहारिक आणि लवचिक संश्लेषण सक्षम करणारे मूलभूत तंत्रज्ञान म्हणून संशोधन क्षेत्राच्या विस्तृत श्रेणीच्या विकासास हातभार लावेल.” प्रो. योशिदा म्हणतात.

ही पद्धत स्थापित केल्यावर, संशोधक आता प्रारंभिक सामग्रीच्या श्रेणीचा विस्तार करण्यासाठी कार्य करत आहेत, ज्यामध्ये ॲझिडोएक्रिलामाइड्सचा विस्तार करणे समाविष्ट आहे, ज्यामुळे फार्मास्युटिकल्स आणि कार्यात्मक सामग्रीमध्ये संभाव्य अनुप्रयोगांसह नायट्रोजन-युक्त संयुगेची विस्तृत विविधता तयार करणे शक्य होईल.