Toda reacción biológica es una reacción química. El intercambio de dióxido de carbono por oxígeno en nuestros pulmones y células sanguíneas. por ejemplo, es causado por moléculas que liberan sustancias químicas y se reforman con otras nuevas. La replicación incontrolada de las células cancerosas es el resultado de la mala comunicación de los compuestos químicos rotos. El atractivo de desarrollar medicamentos mejorados para promover reacciones útiles o prevenir reacciones dañinas ha llevado a los químicos orgánicos a comprender mejor cómo crear sintéticamente estas moléculas y reacciones en el laboratorio.

Un equipo de la Universidad Nacional de Yokohama en Japón ha dado un paso para hacer realidad este deseo con su último estudio, publicado el 19 de julio en el Revista de química orgánica .

Los investigadores desarrollaron heterociclos de oxígeno, que son estructuras de anillo que constan de átomos de dos o más elementos. Estos compuestos forman todos los ácidos nucleicos del código genético de una persona. Otra versión de heterociclos, que contiene nitrógeno, se encuentran en más de la mitad de los productos farmacéuticos producidos en los Estados Unidos. Los heterociclos de oxígeno contienen en particular al menos un átomo de oxígeno. Tienen una variedad de usos, incluso en medicamentos para tratar el cáncer y la insuficiencia cardíaca.

"Nos centramos en los heterociclos de oxígeno, que han despertado un gran interés por la relevancia de sus unidades estructurales en la química médica y la ciencia de los materiales, "dijo Yujiro Hoshino, autor correspondiente del estudio e investigador de la Escuela de Graduados en Ciencias del Medio Ambiente y de la Información de la Universidad Nacional de Yokohama.

Profesor Kiyoshi Honda, otro autor correspondiente del estudio de la Escuela de Graduados en Ciencias del Ambiente y de la Información, agregó que su "objetivo era desarrollar rutas sintéticas rentables y más suaves para crear heterociclos de oxígeno".

Tradicionalmente, Los heterociclos de oxígeno se obtienen aplicando altas temperaturas a dos moléculas. El proceso consume tiempo y energía, y no produce una cantidad significativa de heterociclos. El equipo de Honda y Hoshino se centró en un método que implicaba el diseño de sales fotosensibles a base de carbono. Agregaron las sales a dos tipos de compuestos, que forman un anillo una vez que reaccionan, e irradió la combinación con luz verde.

"Esta reacción fue particularmente atractiva porque puede contener una gran cantidad de átomos y proporciona un acceso eficiente a varios heterociclos que contienen oxígeno sintéticamente útiles, "Dijo Hoshino." Esta reacción también se puede llevar a cabo en condiciones experimentales suaves:temperatura ambiente y luz visible ".

El proceso produjo un alto rendimiento de heterociclos de oxígeno. Según Hoshino, la reacción exitosa se debió a una estructura en las sales llamada grupo donante de electrones. Los electrones se excitan con la luz verde, y las sales extraen un electrón del compuesto para reaccionar con los otros componentes del compuesto.

Próximo, los investigadores planean recurrir a diferentes colores de luz para generar diferentes reacciones. Están específicamente interesados ​​en establecer una reacción de semáforo en rojo, que es mas dificil, según Hoshino. La luz roja tiene una longitud de onda más larga y una frecuencia más baja que la luz verde, lo que significa que es luz infrarroja más cercana que la luz visible en el gráfico de espectro. Las reacciones de luz roja podrían impulsar una mayor producción de heterociclos, pero requiere más precisión y eficiencia.

"Nuestro próximo objetivo es ampliar el alcance de la reacción, ", Dijo Hoshino." Visualizamos la expansión del uso de varias reacciones impulsadas por la luz visible en el futuro, y pensamos seguir contribuyendo a ello ".