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Químicos de Scripps Research han revelado un método para convertir sustancias químicas baratas y ampliamente disponibles conocidas como ácidos dicarboxílicos en moléculas potencialmente muy valiosas llamadas lactonas.
Las estructuras de lactona son comunes en moléculas naturales biológicamente activas; se pueden encontrar, por ejemplo, en la vitamina C y en el antibiótico eritromicina derivado de bacterias. Los químicos han tenido durante mucho tiempo técnicas para sintetizar lactonas, pero estas técnicas son bastante limitadas en lo que pueden producir. El logro, publicado el 26 de mayo de 2022 en Science , hace que la construcción de lactonas diversas y complejas sea más fácil que nunca.
"Este método debería ser muy útil para desarrollar nuevos productos farmacéuticos, materiales poliméricos, perfumes y muchos otros productos químicos; ya estamos recibiendo consultas de fabricantes interesados", dice Jin-Quan Yu, Ph.D., Frank y Bertha Hupp Profesor de Química en Scripps Research.
Yu y su laboratorio son reconocidos por sus innovaciones en la construcción de moléculas, especialmente en lo que respecta a la "activación C-H". Esto implica el uso de moléculas de catalizador especialmente diseñadas para eliminar un átomo de hidrógeno (H) de un átomo de carbono (C) en una molécula orgánica y reemplazar el átomo de hidrógeno con un grupo de átomos más complejo.
El objetivo general es desarrollar un conjunto de métodos para realizar la activación de C-H selectivamente en cualquier átomo de carbono elegido en una molécula inicial, y el sueño es utilizar esos métodos para convertir moléculas baratas y relativamente simples en medicamentos, plásticos y otras moléculas complejas y valiosas. .
En este caso, Yu y su equipo intentaron realizar activaciones C-H selectivas del sitio particularmente difíciles para convertir ácidos dicarboxílicos baratos y fácilmente disponibles en lactonas muy valiosas. Los ácidos dicarboxílicos, a pesar de su nombre aparentemente complicado, son moléculas relativamente simples y son materiales de partida ideales para muchos tipos de síntesis química. Pero los químicos que intentan la activación C-H de los ácidos dicarboxílicos tradicionalmente se han enfrentado a grandes obstáculos.
"Las activaciones de C-H en sitios de un ácido dicarboxílico que están lejos de uno de sus grupos carboxilo han sido muy difíciles hasta la fecha", dice Yu. "Poder apuntar a carbonos distantes y/o carbonos más cercanos, de forma selectiva mediante el control del catalizador, parecía un sueño imposible".
La hazaña lograda por Yu y su equipo, incluido el primer autor Sam Chan, Ph.D., becario postdoctoral de la Fundación Croucher en el laboratorio de Yu, fue un conjunto de métodos que emplean catalizadores basados en paladio para lograr libremente activaciones de C-H en fácil y difícil. -para alcanzar los carbonos en un ácido dicarboxílico.
"Durante las últimas dos décadas, logramos desarrollar buenos métodos para la activación de C-H a dos carbonos de distancia de un carboxilo, pero ahora con nuestros nuevos métodos también podemos llegar a un carbono más de distancia, y con la libertad de elegir entre los dos sitios, podemos puede acceder fácilmente a un nuevo espacio químico en el descubrimiento de fármacos", dice Yu. "Además, el grupo carboxilo restante en el ácido dicarboxílico se puede usar para realizar más modificaciones, por lo que esencialmente con este enfoque se puede construir una gama muy amplia de compuestos de lactona complejos".
Yu y su equipo demostraron la facilidad y utilidad de sus nuevos métodos al sintetizar, a partir de ácidos dicarboxílicos baratos, dos lactonas naturales complejas, una molécula fúngica llamada myrotheciumone A, cuyas propiedades anticancerígenas han sido investigadas, y la lactona vegetal pedicelosina.
Los químicos ahora están utilizando los nuevos métodos para generar cientos de diversas estructuras de lactona, cuyas propiedades, y potencial para desarrollarse en futuros productos farmacéuticos, están explorando en colaboración con el laboratorio de Ben Cravatt, Ph.D., la Cátedra Gilula de Química. Biología en Scripps Research.
"También estamos utilizando nuestros métodos para desarrollar procesos mejorados para la producción a gran escala de lactonas utilizadas por los fabricantes de productos químicos", dice Yu. El equipo sintetiza simultáneamente ácidos dicarboxílicos e hidrógeno a partir de dioles
