Japanske forskere har knekket en årelang kjemi-gåte ved hjelp av datakraft. En ny katalytisk strategi gjør endelig alkylketoner tilgjengelige i lysdrevne reaksjoner. Studien ble publisert 26. november 2025 i Journal of the American Chemical Society og er åpent tilgjengelig.

Gjennombruddet fra Hokkaido

Et team ved Hokkaido University (WPI-ICReDD) har utviklet en metode som gjør det mulig å danne ketylradikaler fra alkylketoner – en nøkkel mellomstasjon i syntesen av naturprodukter og legemidler.

Tidligere teknikker virket hovedsakelig for arylketoner. For alkylketoner strandet forsøket fordi radikalet ga elektroner tilbake til katalysatoren før det rakk å reagere.

Hvorfor alkylketoner er vanskelige

Alkylketoner er mer krevende å redusere enn arylketoner. Selv når alkyl-ketylradikaler dannes kortvarig, skjer det ofte en hurtig tilbakeelektronoverføring (BET) til palladiumsenteret. Resultatet er at utgangsmaterialet forblir uendret.

Oppførselen til lysaktiverte palladiumkatalysatorer styres sterkt av hvilken fosfinligand som er bundet til metallet. Med tusenvis av mulige ligander ville tradisjonell utprøving vært tidkrevende og ressurskrevende.

Slik løste de floken: datadrevet ligandsøk

Forskerne brukte Virtual Ligand-Assisted Screening (VLAS), utviklet av førsteamanuensis Wataru Matsuoka og professor Satoshi Maeda ved WPI-ICReDD, for å snevre inn kandidater.

• 38 fosfinligander ble analysert med VLAS.
• Metoden laget et varmekart som forutsa hvor godt hver ligand kunne fremme ønsket reaktivitet, basert på elektroniske og romlige egenskaper.
• Veiledet av spådommene valgte teamet tre ligander for laboratorietesting.
• L4 – tris(4-metoksyfenyl)fosfin – ble identifisert som den mest effektive.

Nøkkelfunn og resultater

Liganden L4 (tris(4-metoksyfenyl)fosfin) klarte å undertrykke BET. Dermed kunne alkylketoner danne ketylradikaler som deltok i transformasjoner med høyt utbytte. Strategien gir en praktisk vei inn i kjemien til alkyl-ketylradikaler.

Studien demonstrerer kraften i tverrfaglig samarbeid mellom organiske kjemikere og beregningsmessige eksperter. Det er denne typen samarbeid som vil forme fremtidens kjemiske oppdagelser, der datamodeller og eksperimentell validering går hånd i hånd for å løse noen av de vanskeligste utfordringene innen molekylær vitenskap.

Hva det betyr for industrien og miljøet

Alkylketoner er vanligere enn arylketoner i mange naturlige forbindelser og potensielle legemidler. Når disse blir mer tilgjengelige for syntetiske kjemikere, kan produksjon av komplekse molekyler bli raskere og mer effektiv.

• Raskere utvikling: Datadrevne spådommer kutter ned laboratorietid.
• Mindre avfall: Målrettet screening reduserer kjemisk avfall og ressursbruk.
• Bedre styring: VLAS veileder utvikling og optimalisering av nye reaksjoner uten omfattende trial-and-error.

Publisering og kilder

Studien ble publisert 26. november 2025 i Journal of the American Chemical Society og er åpent tilgjengelig. Arbeidet er omtalt av Hokkaido University og ScienceDaily.

Konklusjon

Ved å kombinere datakjemi og eksperimentell presisjon har Hokkaido-teamet åpnet en ny vei for å utnytte alkylketoner i syntese. Dette kan gi raskere, renere og mer effektiv tilgang til viktige byggesteiner for fremtidens legemidler.