(Phys.org) —Los policétidos de tipo II son una clase de compuestos que se encuentran en la naturaleza como metabolitos secundarios derivados de microorganismos. Sus estructuras complejas se caracterizan por anillos aromáticos policíclicos fusionados decorados con una profusión de cetonas y grupos hidroxilo. Muchos antibióticos comunes, antihongos y los fármacos contra el cáncer son policétidos de tipo II o son derivados de estos compuestos de origen natural. Sin embargo, la "síntesis de laboratorio" de los policétidos de tipo II es a menudo un desafío; como en los sistemas vivos, es un proceso enzimático de múltiples etapas altamente selectivo.

Investigadores de la Universidad de Texas dirigidos por el profesor Michael J. Krische han desarrollado una cicloadición de benzociclobutenonas y dioles catalizada por rutenio que administra directamente subestructuras que se encuentran en diversos policétidos de tipo II. Sus reacciones catalíticas implican la inserción sucesiva de enlaces diol carbono-hidrógeno (C-H) saturados en un enlace carbono-carbono (C-C) por medio de un intermedio de rutenaciclo. Su informe aparece en Ciencias .

Esta investigación se basa en estudios previos de este grupo sobre reacciones de formación de enlaces C-C catalizadas por metales de alcoholes mediante transferencia de hidrógeno, un giro moderno en la química de adición de carbonilo. Mientras que las adiciones clásicas de carbonilo normalmente implican la reacción de reactivos organometálicos preformados con un aldehído o cetona (p. Ej., una reacción de Grignard), en el artículo actual, estas especies reactivas se generan de forma transitoria y por duplicado. El catalizador de rutenio se inserta en un enlace C-C teñido para formar un rutenociclo que lleva DOS enlaces carbono-rutenio, y el catalizador convierte el diol en una dicetona transitoria. Estas especies se involucran en la adición de doble carbonilo que da como resultado cicloadición. El resultado neto es la inserción formal de dos enlaces C-H de diol saturados en un enlace C-C saturado.

Como reacción modelo para probar su concepto, los autores reaccionaron benzociclobutenona con trans -ciclohexano 1, 2-diol en presencia de su catalizador de rutenio. Después de ajustar las condiciones de reacción, obtuvieron un rendimiento del 88% del producto tricíclico que lleva un diol cabeza de puente, que se formó exclusivamente como el syn -estereoisómero.

Para examinar la versatilidad de sus condiciones, hicieron reaccionar una gama de benzociclobutenonas con una variedad de 1, 2-dioles. Varios de los dioles probados tenían anillos fusionados. Esto resultó en la formación de cicloaductos con sustratos tetracíclicos que se encuentran en varios policétidos tipo II, incluyendo productos naturales de anguciclina con arquitecturas congestionadas de "región de la bahía". Notablemente, cada una de las reacciones mostró regio y estereoselectividad completa. Adicionalmente, la reacción toleró la sustitución de haluro en el anillo de benceno permitiendo una mayor funcionalización.

Los estudios para dilucidar el mecanismo de reacción mostraron que la cicloadición se puede realizar de una manera redox independiente. Es decir, la benzociclobutenona puede reaccionar con un diol, un ketol, o una diona que produce el mismo producto como un solo regio y estereoisómero. Si bien la reacción del diol es oxidativa y requiere un ligero exceso de benzociclobutenona, la reacción del cetol es redox neutra y se puede realizar con cantidades iguales de benzociclobutenona y cetol. La reacción reductora de la diona requiere la adición de 2-propanol para actuar como reductor

Más allá de ampliar el acceso a policétidos tipo II, la reactividad incorporada por estos estudios tiene implicaciones más amplias en el campo de la síntesis química.

El Dr. Michael Krische dijo PhysOrg, "En contraste con el progreso realizado recientemente en el campo de la activación de C-H, el desarrollo de catalizadores que modifican los enlaces sigma C-C se ha quedado atrás, y está restringido en gran medida a reacciones intramoleculares que insertan enlaces π atados, a menudo requiriendo grupos de dirección. La transferencia de hidrógeno ofrece una amplia nuevo enfoque para la funcionalización de enlaces C-C utilizando abundantes, alcoholes renovables como socios de acoplamiento ".

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