La función de las moléculas utilizadas en los fármacos depende en parte de su estructura, incluyendo los muchos enlaces químicos entre sus átomos. Estas moléculas se pueden construir a través de varias reacciones químicas diferentes, la mayoría de los cuales son lentos e ineficientes porque se basan en la formación de un enlace químico a la vez. Ramesh Giri, Weinreb Profesor de Química de Carrera Temprana en Penn State, ha desarrollado una reacción que crea dos enlaces de carbono a la vez a través de los átomos en una configuración llamada alqueno con la ayuda de pequeñas cantidades de níquel, un catalizador sostenible y abundante.

Recientemente se publicó un artículo que describe la reacción en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense . Hablamos con Giri sobre esta investigación:

P:¿Qué comprende la estructura de la molécula del fármaco?

Giri:La mayoría de las moléculas de fármacos contienen muchos átomos de carbono en sus estructuras. La mayoría de estos carbonos están conectados por enlaces carbono-carbono para formar un marco básico de la molécula del fármaco, al igual que los muchos huesos del cuerpo humano están conectados para formar un esqueleto. El esqueleto de carbono de una molécula de fármaco funciona como una plataforma para contener componentes químicos conocidos como grupos funcionales que imparten propiedades funcionales al fármaco.

P:¿Cuál fue su motivación para este estudio?

Giri:Los esqueletos de carbono de las moléculas de fármacos se crean mediante el ensamblaje de varias fuentes de carbono mediante reacciones que forman nuevos enlaces entre átomos, generalmente un vínculo a la vez. En muchos casos, Por lo tanto, el proceso de síntesis de medicamentos se vuelve prolongado y tedioso con la participación de múltiples pasos químicos con varios intermedios de reacción. manipulación de una gran cantidad de productos químicos, y generación de volúmenes de desechos químicos. Estamos desarrollando nuevos transformaciones químicas respetuosas con el medio ambiente que son más rápidas, generando múltiples enlaces en un solo paso y disminuyendo drásticamente el número de pasos generales.

P:¿Cuáles fueron los principales resultados de este estudio?

Giri:Hemos desarrollado una reacción llamada dialquilación de alquenos que crea dos enlaces carbono-carbono a través de un alqueno con la ayuda de níquel, un metal sostenible y abundante en la tierra, como catalizador para acelerar la reacción. La reacción es increíblemente eficiente porque se realiza con una cantidad mucho menor de catalizador de lo habitual. Usamos 500-2000 partes por millón (ppm) de níquel en comparación con 50, 000 a 100, 000 ppm de catalizador en reacciones similares. Nuestro método nos permite sintetizar moléculas complejas rápidamente a partir de productos químicos básicos fácilmente disponibles.

P:¿Por qué es esto importante?

Giri:Hay tres aspectos importantes de esta nueva reacción:a) la reacción utiliza un metal sostenible y abundante en la Tierra como catalizador, b) la reacción utiliza el catalizador a concentraciones extremadamente bajas, haciendo de este proceso la reacción de difuncionalización de alquenos más eficiente hasta la fecha, yc) la nueva condición catalítica resuelve uno de los desafíos más urgentes en la difuncionalización de alquenos al agregar dos sitios funcionales simultáneamente. El uso de metales sostenibles y abundantes en la Tierra como catalizador tendrá un amplio impacto en la síntesis y fabricación de productos farmacéuticos donde el costo, disponibilidad, y la cantidad de catalizador deja una gran huella en los precios de los productos farmacéuticos.

P:¿Qué preguntas aún deben abordarse?

Giri:Si bien la reacción actual avanza a pasos agigantados en esta área de investigación, el alcance todavía está limitado a dos clases de moléculas llamadas alquenilarenos y haluros de bencilo. Aunque estas moléculas se encuentran entre las clases más grandes de productos químicos básicos simples y fácilmente disponibles, el trabajo futuro debería centrarse en ampliar el alcance a la clase general de alquenos, particularmente clases llamadas alquenos lineales inactivados y haluros de alquilo.