Los atropisómeros son una clase de estereoisómeros (compuestos químicos que difieren en la disposición espacial de los átomos) que surgen de la rotación restringida alrededor de un enlace simple y tienen varias aplicaciones en química. Hasta la fecha, la mayoría de las investigaciones sobre atropisómeros se han centrado en los "atropisómeros biarilo" (debido a la restricción de rotación alrededor de un enlace carbono-carbono), pero también es posible que los atropisómeros surjan de restricciones de rotación alrededor de un enlace nitrógeno-carbono (N-C). Estos compuestos N-C axialmente quirales se encuentran en varios productos naturales y compuestos bioactivos y, por lo tanto, tienen aplicaciones prometedoras en la medicina y la agricultura. Es más, se sabe que estos son útiles como bloques de construcción quirales y ligandos quirales.

Por supuesto, antes de que los investigadores puedan aprovechar tales aplicaciones, necesitan desarrollar un método factible para sintetizarlo. "Aunque recientemente se han encontrado varios compuestos bioactivos y productos naturales que poseen una estructura N-C axialmente quiral, no se conocía ningún método sintético eficaz, "señala el profesor Osamu Kitagawa del Instituto de Tecnología de Shibaura (SIT), Japón. Para abordar este problema, El profesor Kitagawa y su equipo han pasado las últimas décadas desarrollando métodos eficientes para la síntesis de compuestos N-C axialmente quirales. En un artículo publicado recientemente en Cuentas de investigación química , El profesor Kitagawa resume los logros de su equipo desde 2002.

En 2001, El grupo del profesor Kitagawa comenzó a investigar una síntesis asimétrica catalítica nunca antes intentada de orto-terc-butil anilidas y otros compuestos N-C axialmente quirales. En 2005, Encontraron que la reacción de orto-terc-butilanilidas secundarias aquirales con 4-yodonitrobenceno en presencia de un catalizador quiral de paladio (Pd) (aminación aromática enantioselectiva catalítica) dio como resultado la síntesis altamente enantioselectiva (asimétrica) de orto- terc-butilanilidas. A continuación, experimentaron con la adaptación de esta reacción de N-arilación intermolecular para su uso en reacciones intramoleculares, y sus esfuerzos condujeron a la síntesis de compuestos llamados "lactamas N-C axialmente quirales" (que tenían altas purezas ópticas). En tono rimbombante, estas reacciones representaron la primera síntesis enantioselectiva de compuestos N-C axialmente quirales con un catalizador quiral.

Los investigadores continuaron su trabajo mediante el uso de N-arilaciones intramoleculares catalizadas con Pd quirales para lograr las síntesis enantioselectivas de derivados de N-C quinolina-4-ona y fenantridin-6-ona axialmente quirales. También utilizaron varias reacciones quirales catalizadas por Pd para preparar compuestos N-C axialmente quirales ópticamente activos llamados N- (2-terc-butilfenil) indoles, 3- (2-bromofenil) quinazolin-4-onas, y N- (2-terc-butilfenil) sulfonamidas. La investigación del profesor Kitagawa ha llevado a la síntesis exitosa de compuestos potencialmente útiles, como una mebrocualona N-C axialmente quiral que actúa como agonista de receptores específicos presentes en el cerebro, llamados "receptores GABA" (y tiene propiedades terapéuticas potenciales).

De hecho, desde 2005, La síntesis enantioselectiva de compuestos N-C axialmente quirales se ha convertido en un tema de considerable interés para los químicos fuera del equipo de investigación del Prof. Kitagawa. Por ejemplo, la literatura sobre la síntesis de anilidas axialmente quirales con aminaciones aromáticas enantioselectivas catalíticas se remonta a 2005, con un trabajo de investigación del equipo del Prof. Kitagawa, pero desde entonces Otros grupos de investigación han publicado más de 70 artículos originales sobre la síntesis altamente enantioselectiva de varios compuestos N-C axialmente quirales utilizando catalizadores quirales. Más lejos, El artículo de 2010 del equipo sobre la síntesis enantioselectiva catalítica de indoles N-C axialmente quirales representó una importante contribución al desarrollo de la química de indol axialmente quiral, y varios grupos de investigación han desarrollado desde entonces síntesis asimétricas catalíticas para varios derivados de indol que incluyen un eje quiral C-C o un eje quiral N-C. El propio profesor Kitagawa considera que el trabajo de su laboratorio tiene aplicaciones importantes para "la síntesis de compuestos farmacológicos ópticamente activos y productos naturales con quiralidad axial N-C".

En conclusión, El equipo de investigación del Prof. Kitagawa ha logrado diseñar síntesis catalíticas enantioselectivas de compuestos N-C axialmente quirales. Este trabajo ha inspirado a otros equipos de investigación a realizar más contribuciones en el mismo campo y ha conducido a vías sintéticas viables para compuestos bioactivos con potencial valor medicinal. El profesor Kitagawa predice que la síntesis asimétrica catalítica de compuestos N-C axialmente quirales seguirá llamando la atención, gracias a los usos potenciales de dichos compuestos en una amplia gama de campos.