Casi 50 años desde que el difunto Richard Heck descubrió la poderosa reacción química que condujo al Premio Nobel de 2010 del profesor de la Universidad de Delaware, Los químicos todavía están encontrando formas nuevas y valiosas de utilizar la reacción de Heck.

Uno de ellos, el Prof. Donald A. Watson — es parte del Departamento de Química y Bioquímica donde Heck enseñó durante su tiempo en la facultad de la UD (1971-89). Y Watson y su grupo de investigación acaban de publicar nuevos hallazgos que podrían agilizar el desarrollo y la producción de productos farmacéuticos de moléculas pequeñas. que comprenden la mayoría de los medicamentos que se utilizan en la actualidad. Los ingredientes activos de estos medicamentos de molécula pequeña generalmente se administran en tabletas o cápsulas y se absorben en el torrente sanguíneo.

Su trabajo, publicado en Angewandte Chemie , muestra cómo la reacción de Heck (que usa paladio como catalizador para unir moléculas de carbono) puede hacer que sea más fácil y práctico producir andamios indolinos, estructuras que proporcionan una plataforma importante para nuevas moléculas.

Los andamios de Indoline se encuentran en muchos productos naturales, así como en medicamentos utilizados para tratar enfermedades como el cáncer, hipertensión, migrañas y otras afecciones.

Pero producir estos andamios ha sido un desafío, especialmente cuando se requiere más complejidad.

Watson y su grupo vieron una nueva forma de implementar Heck Reaction, usando nitrógeno, un elemento codicioso de electrones, para realizar el ensamblaje de formas previamente desatendidas y hacer accesibles ensamblajes complejos. Con el nitrógeno como reactivo, el elemento que gobierna la reacción química, surgieron nuevas posibilidades.

"Todo lo que Heck se centró se basa en reactivos a base de carbono, ", Dijo Watson." Estamos preguntando, ¿Se puede aplicar esto a otros elementos de la tabla periódica? La respuesta a eso en breve es sí. Eso es lo que estamos encontrando ... Hemos analizado el silicio, átomos de boro y, ahora, nitrógeno, que es directamente relevante para la fabricación de compuestos bioactivos ".

Se utiliza un compuesto bioactivo para provocar una respuesta biológica específica en un organismo vivo. Los compuestos bioactivos en medicamentos, por ejemplo, puede usarse para matar bacterias, bajar la presión arterial o destruir las células cancerosas.

Watson acredita al estudiante de doctorado Feiyang Xu, el autor principal del artículo, con encontrar el camino hacia este proceso de conversión.

"Yo dije, '¿No sería genial si pudiéramos descubrir cómo hacer esto?' Y Feiyang lo descubrió, "Dijo Watson.

"Hemos estado explorando los parámetros de lo que está permitido, "Watson dijo, "y desarrollar las reglas de cómo funcionan estas nuevas reacciones. Y ese es nuestro trabajo como científicos básicos, para definir y proporcionar herramientas para otros químicos, para encontrar dónde funcionarán y dónde no funcionarán esas herramientas y qué puede hacer con ellas ".

La clave del proceso es obligar al nitrógeno a cumplir las órdenes de los químicos en un giro que los químicos llaman "ümpole".

"Todo tiene su propia actividad inherente, "dijo la estudiante de doctorado Katerina M. Korch, que ayudó a diseñar experimentos, desarrollar una tabla de sustrato (que proporcione los resultados de todas las pruebas realizadas en los compuestos estudiados) y redactar el manuscrito. "Hacer el ümpole es obligarlo a hacer algo que no haría de forma natural".

Naturalmente, el nitrógeno es un acaparador de electrones. En este proceso, los investigadores han creado elementos donde el nitrógeno no tiene suficientes electrones, dirigiéndolo en la dirección necesaria para este proceso.

"Es fácil hacer eso con el carbono, "Lo que Watson dijo." Lograr que el nitrógeno se comporte de esta manera en este tipo de reacciones es lo nuevo que estamos tratando de descubrir cómo explotar ".

A medida que avanza el trabajo, Watson espera aún más beneficios.

"Esta química va a ser muy escalable, ", dijo." Y utiliza materiales fácilmente disponibles ".

El equipo de Watson utiliza las instalaciones de espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) de UD para observar y analizar la estructura molecular de los materiales.

"Hay un millón de formas de hacer las cosas, "Dijo Watson." Pero algunas respuestas terminan mejor que otras. Esto proporciona una forma más sencilla de preparar las cosas, con materiales de partida más simples y simplifica la forma de acceder a moléculas más complejas ".

Murray Johnston, decano asociado de la Facultad de Artes y Ciencias y profesor de química, dijo que era gratificante ver a Watson y su grupo continuar avanzando en la ciencia de Heck.

"Las bases establecidas por el profesor Heck continúan prosperando en la UD, ", Dijo Johnston." En Don Watson y su grupo, tenemos una nueva generación de investigadores que están modificando esta química de formas inteligentes para producir moléculas bioactivas ".

Y eso podría conducir a tremendos avances.

"Lo que nos levanta a todos todos los días y nos motiva a hacer lo que hacemos es esto:hay muchas necesidades médicas en el mundo, ", Dijo Watson." Nuestro grupo intenta desarrollar herramientas para que los químicos medicinales que están desarrollando nuevos medicamentos tengan esas herramientas para producir los compuestos que necesitan para tratar enfermedades ".