Arine – hochreaktive Moleküle mit Dreifachbindungen innerhalb einer Ringstruktur – sind leistungsstarke Werkzeuge in der organischen Chemie. Sie können Bindungen mit verschiedenen funktionellen Gruppen eingehen, was sie für die Herstellung komplexer aromatischer Verbindungen von unschätzbarem Wert macht, die in Bereichen wie der Arzneimittelentwicklung und der Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung sind. Trotz ihres Potenzials werden Arine aufgrund der Komplexität ihrer Herstellung von Chemikern jedoch relativ wenig genutzt.
Herkömmliche Methoden erfordern raue Bedingungen und beschädigen häufig empfindliche Teile eines Moleküls, was ihre Anwendbarkeit einschränkt. Andere Versuche mit thermisch aktivierten Vorläufern erwiesen sich aufgrund der Explosivität als gefährlich, während die Aktivierung durch UV-Licht zu unerwünschten Nebenreaktionen führte. Dadurch entstand ein klarer Bedarf an einem einfacheren, milderen Ansatz.
Jetzt haben Forscher der University of Minnesota eine bahnbrechende Methode entwickelt, die diese seit langem bestehenden Herausforderungen angeht. Sie haben einen einstufigen „Eintopf“-Prozess entwickelt, der leicht verfügbare Carbonsäuren in Arinvorläufer umwandelt. Diese Vorläufer können dann entweder durch blaues Licht oder sanftes Erhitzen (ca. 100 °C) leicht dazu veranlasst werden, tatsächliche Arine zu bilden.
Diese elegante Lösung basiert auf einem speziell entwickelten Reagenz – o -Iodoniobenzoaten, modifiziert mit Isopropoxygruppen, um die Löslichkeit zu verbessern und unerwünschte Reaktionen zu minimieren. Durch das strategische Hinzufügen zusätzlicher Substituenten in der Nähe der Carbonsäuregruppe konnten die Forscher die Reaktivität dieser Vorläufer feinabstimmen und eine Aktivierung sowohl durch blaues Licht (398 nm) als auch durch Wärme ermöglichen.
Interessanterweise unterscheidet sich die Art und Weise, wie Wärme diese Vorläufer aktiviert, vom Lichtaktivierungsprozess. Wärme beruht in erster Linie auf einem „elektronischen Feldeffekt“ – chemische Gruppen, die strategisch in der Nähe der Carboxylatgruppe am aromatischen Ring platziert sind, erzeugen ein elektrisches Feld, das das Molekül dazu anregt, Kohlendioxid (CO2) zu verlieren und letztendlich das Arin zu bilden. Die Lichtaktivierung regt jedoch die Struktur des Moleküls in einen höheren Energiezustand an, was zum Verlust von CO2 führt und das gewünschte Arinprodukt ergibt.
Diese bahnbrechende Technik hat bereits Dutzende neuartige aminierte Arine – bisher nicht synthetisierte Verbindungen – sowie 20 völlig neue Arinvorläufer hervorgebracht. Die Einsatzmöglichkeiten sind riesig. Dieser vereinfachte Ansatz für den Zugang zu verschiedenen Arinen öffnet Chemikern die Möglichkeit, komplexe aromatische Moleküle herzustellen und erweitert so die Möglichkeiten für die Entwicklung neuer Pharmazeutika und Agrochemikalien.
