Un catalizador de metal que proporciona esqueletos moleculares distintos basados ​​en carbono tras el cambio de ligando puede desbloquear la rentabilidad, ruta sintética verde

Se establece un catalizador de níquel para expandir el conjunto de herramientas del químico, conduciendo a nuevos intermedios clave en la síntesis de productos naturales y farmacéuticos.

Los investigadores de KAUST han desarrollado un enfoque sintético que forma un enlace carbono-carbono entre un precursor típicamente inerte y un hidrocarburo que contiene boro. o alquil borano, utilizando un catalizador de níquel.

Dependiendo del tipo de ligandos que decoran el catalizador, esta reacción de acoplamiento cruzado produjo compuestos aromáticos funcionalizados con alquilo. Estos llevan cadenas que comprenden átomos de carbono e hidrógeno, o cetonas, en el que una unidad carbono-oxígeno de doble enlace, conocido como grupo carbonilo, se coloca entre partes aromáticas y alquilo.

Generalmente, las reacciones de acoplamiento cruzado se basan en catalizadores de paladio para generar esqueletos moleculares basados ​​en carbono. La mayoría de los métodos tienen compuestos aromáticos que contienen un haluro, como yoduro o bromuro, que se combinan con boranos aromáticos para construir moléculas asimétricas. Sin embargo, estos métodos basados ​​en haluros producen desechos corrosivos. Una alternativa ecológica a los haluros son los compuestos a base de carbonilo, que son abundantes de forma natural, llamados ésteres, pero estos son inactivos en las reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio que implican la eliminación de monóxido de carbono.

Para resolver este problema, el equipo dirigido por Magnus Rueping y Luigi Cavallo creó un catalizador de níquel que activa el acoplamiento cruzado de ésteres aromáticos y alquilboranos. En esta reacción, el éster proporciona la porción aromática del producto con o sin un grupo carbonilo, mientras que el borano es el precursor de alquilo.

Los investigadores demostraron que la reacción produjo una familia diferente de productos cuando cambiaron de un tipo de ligando de fósforo a otro. Específicamente, en presencia de un ligando monodentado, que está unido al centro de níquel por un enlace simple, la reacción dio derivados de cetona. A diferencia de, los ligandos que formaban dos enlaces con el metal promovían la producción de alquil arenos. "Estos resultados experimentales no fueron fáciles de explicar, "dice Rueping". Por lo tanto, utilizamos estudios computacionales para ayudarnos a comprender el mecanismo molecular y la vía de reacción ".

Se descubrió que este enfoque sintonizable se aplica a una amplia gama de boranos y ésteres, tales como derivados aromáticos de tipo benceno y que contienen heteroátomos. Generaba intermediarios esenciales en la síntesis de productos naturales, como posibles antidepresivos de próxima generación, y un potente antagonista de importantes proteínas de adhesión celular conocidas como integrinas.

"Estos resultados fueron emocionantes ya que la mayoría de los investigadores no hubieran esperado que esta inusual reacción selectiva de sitio pudiera lograrse simplemente cambiando los ligandos del complejo metálico". ", dice Rueping. Su equipo está estudiando actualmente otros catalizadores metálicos para simplificar la síntesis de productos naturales y moléculas funcionales.