Un equipo de químicos de la Universidad de Viena, dirigido por Nuno Maulide, ha logrado un avance significativo en el campo de la síntesis química, desarrollando un método novedoso para manipular los enlaces carbono-hidrógeno. Este descubrimiento proporciona nuevos conocimientos sobre las interacciones moleculares de los átomos de carbono cargados positivamente.
Al apuntar selectivamente a un enlace C-H específico, abren puertas a vías sintéticas que antes estaban cerradas, con posibles aplicaciones en medicina. El estudio se publica en Science .
Los organismos vivos, incluidos los humanos, deben su complejidad principalmente a moléculas compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. Estos componentes básicos forman la base de innumerables sustancias esenciales para la vida diaria, incluidos los medicamentos. Cuando los químicos se embarcan en la síntesis de un nuevo fármaco, manipulan moléculas a través de una serie de reacciones químicas para crear compuestos con propiedades y estructuras únicas.
Este proceso implica romper y formar enlaces entre átomos. Algunos enlaces, como los que existen entre el carbono y el hidrógeno (enlaces C-H), son particularmente fuertes y requieren una energía considerable para romperse, mientras que otros pueden modificarse más fácilmente. Mientras que un compuesto orgánico normalmente contiene docenas de enlaces C-H, los químicos tradicionalmente tenían que recurrir a la manipulación de otros enlaces más débiles. Estos enlaces son mucho menos comunes y, a menudo, es necesario introducirlos en pasos sintéticos adicionales, lo que hace que estos enfoques sean costosos; por lo tanto, se buscan métodos sintéticos más eficientes y sostenibles.
La activación C–H como nuevo enfoque
El concepto de activación C-H es un enfoque revolucionario que permite la manipulación directa de enlaces C-H fuertes. Este avance no solo mejora la eficiencia de los procesos sintéticos, sino que a menudo también puede reducir su impacto ambiental y proporcionar caminos más sostenibles para el descubrimiento de fármacos.
Un desafío clave es la manipulación precisa de un enlace C-H específico dentro de una molécula que contiene muchos enlaces C-H diferentes. Este obstáculo, conocido como "problema de selectividad", a menudo dificulta la aplicación más amplia de las reacciones de activación C-H establecidas.
Investigadores de la Universidad de Viena dirigidos por Maulide han desarrollado una nueva reacción de activación C-H que aborda el problema de la selectividad y permite la síntesis de moléculas complejas basadas en carbono. Al apuntar selectivamente a un enlace C-H específico con notable precisión, abren puertas a vías sintéticas que antes estaban cerradas.
El grupo Maulide se centra en los llamados "carbocationes" (es decir, moléculas que contienen un átomo de carbono cargado positivamente) como intermediarios clave. "Tradicionalmente, los carbocationes reaccionan eliminando un átomo de hidrógeno adyacente al átomo de carbono, formando un doble enlace carbono-carbono en el producto", explica Maulide.
"Los productos con dobles enlaces, llamados alquenos, pueden resultar extremadamente útiles. Sin embargo, a veces se prefiere un enlace simple en lugar de un doble enlace".
"Hemos descubierto que, en ciertos casos, la reactividad puede tomar una nueva dirección. Esto conduce a un fenómeno llamado 'eliminación remota', que resulta en la formación de un nuevo enlace simple carbono-carbono, un fenómeno que no se ha investigado antes". explica Phillip Grant y Milos Vavrík, primeros autores del estudio.
Los investigadores demostraron esta nueva reactividad sintetizando decalinas, un componente básico de muchos productos farmacéuticos.
"Las decalinas son una clase de moléculas cíclicas basadas en carbono que se encuentran en muchos compuestos biológicamente activos. Ahora podemos producir estas moléculas de una manera mucho más eficiente, contribuyendo potencialmente al desarrollo de fármacos nuevos y más eficaces", concluye Maulide.
Más información: Phillip S. Grant et al, Eliminación remota de protones:activación de C-H habilitada por la acidificación distal, Ciencia (2024). DOI:10.1126/science.adi8997. www.science.org/doi/10.1126/science.adi8997
Información de la revista: Ciencia
Proporcionado por la Universidad de Viena
