Los agentes aminantes electrofílicos de la Universidad de Rice permiten la formación rápida de enlaces carbono-nitrógeno que están en el corazón de una amplia gama de compuestos químicos. incluyendo la mayoría de candidatos a fármacos y muchos agroquímicos. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Un laboratorio de la Universidad de Rice que se especializa en sintetizar reactivos y moléculas intermedias para el diseño y fabricación de fármacos y otros productos químicos finos ha cumplido la promesa de generalizar la síntesis de agentes aminantes electrofílicos (pobres en electrones).
Los agentes aminantes son bloques de construcción valiosos que pueden incorporar átomos de nitrógeno en moléculas en un solo paso eficiente sin el uso de metales o catalizadores contaminantes.
En su laboratorio, El químico orgánico sintético de arroz László Kürti mostró una bandeja llena con el nuevo agente modificador de la reactividad, un reactivo de acumulación de nitrógeno utilizado para sintetizar agentes aminantes. Un umpolung invierte la polaridad de los átomos de nitrógeno, lo que les permite reaccionar de manera diferente con otros átomos.
Kürti espera que el robusto reactivo umpolung brinde a los químicos un fácil acceso a productos altamente solicitados, átomos de nitrógeno pobres en electrones cuando se condensan con prácticamente cualquier amina primaria rica en electrones.
El proceso es el tema de un artículo en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .
Cuando el diseño de un nuevo fármaco implica ensayo y error y cada ensayo puede requerir cientos de pasos químicos durante días y semanas, cualquier esfuerzo por simplificar las rutas sintéticas existentes vale la pena, Dijo Kürti. "Este enfoque novedoso representa una operación simple, alternativa escalable y respetuosa con el medio ambiente a la catalizada por metales de transición, métodos de acoplamiento cruzado carbono-nitrógeno que se utilizan actualmente para acceder a aminas estructuralmente diversas, " él dijo.
Las aminas son compuestos derivados de moléculas de amoniaco que tienen un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno. En aminas primarias, un hidrógeno se reemplaza por un sustituyente, como un grupo arilo o alquilo. Las aminas secundarias tienen solo un hidrógeno unido directamente al nitrógeno además de los dos sustituyentes.
Padmanabha Kattamuri sostiene una bandeja de reactivo de nitrógeno umpolung de Rice, que se utiliza como intermedio en la nueva síntesis de aminas secundarias que se encuentran en candidatos a fármacos y otras sustancias químicas finas. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Los agentes aminantes electrofílicos de Rice simplifican la producción de aminas secundarias a partir de precursores económicos y fácilmente disponibles. Los agentes permiten la formación rápida de enlaces carbono-nitrógeno que están en el corazón de una amplia gama de compuestos químicos. incluido el 80 por ciento de los candidatos a fármacos y muchos agroquímicos, Dijo Kürti.
Los agentes aminantes forman nuevos enlaces carbono-nitrógeno de una manera inusual porque sus átomos de nitrógeno son pobres en electrones; es decir, llevan una carga positiva parcial y son capaces de reaccionar fácilmente con nucleófilos de carbono que son ricos en electrones.
"La preparación conveniente de fuentes de nitrógeno electrofílico estables en banco ha sido una necesidad sintética insatisfecha, ", Dijo Kürti." Esto se debe a la falta de un método general y práctico de inversión de polaridad que convierta las aminas alifáticas primarias alifáticas y aromáticas nucleófilas de nitrógeno disponibles en abundancia en los agentes aminantes electrófilos de nitrógeno correspondientes ".
El equipo dirigido por el investigador postdoctoral de Rice Padmanabha Kattamuri resolvió el problema con un enfoque sintético que se basa en un reactivo umpolung, hidrato de ceomalonato, que invierte la polaridad normal del átomo de nitrógeno. El laboratorio puede sintetizar cientos de gramos del reactivo en un reactor grande durante 2 1/2 días.
Investigadores de la Universidad de Rice, desde la izquierda, László Kürti, Surached Siriwongsup y Padmanabha Kattamuri están junto al reactor personalizado que utilizan para producir un agente de inversión de polaridad de nitrógeno a granel. Los agentes aminantes derivados de él están destinados a simplificar el proceso mediante el cual los químicos diseñan fármacos y otros compuestos. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
El uso del reactivo para fabricar agentes aminantes electrofílicos estructuralmente diversos elimina la necesidad de metales de transición, ligandos o condiciones forzadas como altas temperaturas o presiones u oxidantes fuertes utilizados en las síntesis de aminas actuales, Dijo Kürti.
Kattamuri dijo que el laboratorio usó el contenido de un recipiente abierto del reactivo umpolung durante casi dos años sin que disminuya su capacidad de funcionamiento. que demostró su estabilidad.
"Los resultados sintéticos y mecanicistas presentados aquí constituyen un gran avance en el campo de la formación de enlaces carbono-nitrógeno y serán de considerable interés no solo para los químicos sintéticos y medicinales sino también para los teóricos, comunidades estructurales y organometálicas, "Dijo Kürti.
