Alkeenverbindingen (C=C) vind je in biologisch actieve stoffen terug en staan aan de basis van veel chemische reacties. Bij het maken van functionele alkenen kun je theoretisch gezien twee kanten op: óf de belangrijkste groepen aan beide kanten van het alkeen zitten aan dezelfde kant (\C=C/), óf juist aan de tegenovergestelde zijde (/C=C/). Die eerste variant noem je Z-alkenen – naar het Duitse zusammen – en de tweede E-alkenen, van het Duitse entgegen. E-alkenen zijn thermodynamisch gezien stabieler en makkelijker om te maken, maar soms wil je liever de Z-variant hebben. De groep van Syuzanna Harutyunyan van de Rijksuniversiteit Groningen heeft een manier gevonden om selectief die Z-variant te maken.

Harutyunyan verklaarde in een e-mail: ’Hoewel het maken van Z-alkenen moeilijk is, zijn er verschillende mogelijkheden bekend. Het bijzondere aan ons werk is dat we niet zomaar een Z-alkeen maken, maar eentje met een dubbele binding naast een chiraal centrum dat gebonden is aan een elektronenzuigende functionele groep. De synthese van dergelijke structureel en stereochemisch uitdagende Z-alkenen was niet mogelijk met eerder gerapporteerde synthetische methoden.’

Een van de bekendste manieren om een alkeen te maken is via de Wittig-reactie, waarbij je aan een koolstofgroep een trifenylfosfine hangt. Dat laat je dan reageren met een aldehyde tot het alkeen, waarvan het grootste deel dan meestal de E-vorm is. Maar reactiviteit kun je in veel gevallen sturen. Luo Ge, Esther Sinnema en collega’s pasten het trifenylfosfine aan: in plaats van drie fenylgroepen, vervingen ze er één door (een variant van) pyridine, zodat het resulterende fosfine-zout meer elektronenzuigend zou worden. Dat maakt vervolgens het H-atoom naast de fosfinegroep zuurder en dus reactiever. Voeg je dan een base toe, dan zal die selectiever dat zuurdere H-atoom aanvallen in plaats van het allylische H-atoom daarnaast (wat voor ongewenste zij-reacties zorgt).

De strategie werkte: ze deden tientallen reacties waarbij ze verschillende substraten, aldehydes en zelfs een paar grote complexe moleculen van alkeen-groepen voorzagen. Opbrengsten lagen rond de 70 à 80% en daarbij was de enantiomere zuiverheid (overmaat aan rechts- of linksdraaiende Z-alkeen-varianten) in veel gevallen hoger dan 90%. Het is zo een nieuwe nuttige tool in de toolbox van de organisch chemicus. In het persbericht van de RUG vertelt Harutyunyan: ‘We verwachten dat onze nieuwe publicatie de weg zal banen voor het gebruik van commercieel verkrijgbare eenvoudige alkenen om complexe, functionele alkenen te maken via de tussenstappen van een fosfine en een zout.’

Luo, G., Sinnema, E.G. et al. (2023) Sci. Adv. 9(2), DOI: 10.1126/sciadv.adf8742