Halogenen spelen een essentiële rol in veel medicijnen en organisch chemische reacties. Een bekende manier om alkeenverbindingen (olefinen) om te zetten in halo-alkanen is met waterstofhalogenering (HX). Nu zijn waterstofhalogenen als HCl, HBr en HI duur in oplossing en vrij toxisch in gasvorm. Leuvense onderzoekers onder leiding van Wim De Borggraeve ontwikkelden daarom een veilig en schoon protocol zonder oplosmiddelen of zuiveringsstappen waarin je de waterstof ook kunt vervangen door deuterium. Dat laatste is handig voor verschillende toepassingen zoals in organisch elektronische materialen maar ook als interne standaarden voor drug discovery.

De truc is dat je niet begint met gasvormig HX, maar dat je het ex situ maakt. Ze werken daarvoor met een tweekamerreactor. In de ene kamer (ex situ) maak je HX en in de andere kamer vindt de reactie met je substraat in de vaste of vloeibare fase plaats. De verschillende waterstofhalogenen zijn vrij simpel te maken: H₂SO₄ en NaCl voor HCl, water en PBr₃ voor HBr en water en PI₃ voor HI. Hetzelfde kun je doen met de gedeutereerde reagentia: D₂SO₄ en D₂O. De gasvormige HX- of DX-moleculen verkassen dan naar de tweede kamer en reageren met het substraat onder de partiële druk bij kamertemperatuur. Na reactie is zuiveren niet nodig.

Zo lieten ze een vijftigtal reacties verlopen waarvan de meeste reacties een opbrengst hadden van zo’n 95% of hoger, met steeds heel verschillende moleculen. Ook het labelen met deuterium ging over het algemeen uitstekend. De meeste reacties deed het team op 0,5-1,0 mmol schaal, maar om te laten zien dat het ook groter kon deden ze een van de waterstofhalogeneringen op 40 mmol schaal, met een opbrengst van 7,4 g (99%). Volgens de auteurs moet je met deze methodes ook naar kilogramschaal kunnen gaan.

Verschueren, R.H. et al. (2023) EurJOC e202300785, DOI: 10.1002/ejoc.202300785