Históricamente, una de las principales formas en que los químicos orgánicos han explorado y creado compuestos es construyendo un esqueleto de carbono y realizando modificaciones en su estructura. Pero en lugar de construir un esqueleto de carbono desde cero para crear nuevos compuestos, los científicos de UChicago han desarrollado un nuevo método mediante el cual pueden insertar átomos dentro de un marco de carbono ya existente.
La innovación proviene de un artículo publicado recientemente en Science. , por Rui Zhang, un estudiante de posgrado de quinto año del Laboratorio Guangbin Dong. Zhang, con la ayuda del estudiante universitario Tingting Yu, desarrolló una nueva estrategia de "gancho y deslizamiento" que promete optimizar la química medicinal.
"Podría conducir a un acceso rápido a diferentes fármacos candidatos y, por tanto, ahorrar mucho tiempo en el proceso de descubrimiento de fármacos", afirmó Zhang.
En mayo de 2021, Zhang comenzó a trabajar en un problema relacionado con cómo los científicos crean nuevas moléculas.
Al modificar la estructura de las moléculas de forma sistemática, los científicos pueden explorar cómo estos cambios afectan las propiedades de las sustancias con las que trabajan, proporcionando una herramienta útil para adaptar las moléculas a necesidades específicas en diversas aplicaciones. Esto es especialmente relevante en campos como el desarrollo de fármacos, donde la identificación de nuevos plomos puede potencialmente salvar vidas.
En concreto, Zhang quería realizar con éxito el proceso de homologación con amidas, una dificultad que había preocupado al campo y que aún no se había resuelto.
La homologación es una de las estrategias más importantes para la modificación molecular.
En la homologación, los científicos construyen una familia de moléculas relacionadas donde cada miembro tiene una estructura más larga que el anterior. Una vez identificados, añaden componentes básicos específicos, a menudo llamados grupos metileno. Por muy eficiente que sea este proceso, durante años, cuando los investigadores intentaron homologar las amidas, un compuesto que se encuentra en las proteínas y polímeros formidables como los plásticos, se encontraron con resistencia y dificultades. En comparación con otros grupos funcionales, las amidas han resultado difíciles porque son lacónicamente inertes, lo que las hace difíciles de activar y, por tanto, de manipular.
Inspirado por el desafío técnico, Zhang no se conformó con simplemente superar la dificultad, sino que encontró nuevas formas de hacerlo bien.
"No existen métodos para homologar las amidas", afirmó el profesor Guangbin Dong, también autor del estudio. "Nuestro objetivo era proporcionar una homologación sintonizable para que podamos insertar una unidad de carbono de casi cualquier longitud".
Cuando los métodos anteriores no lograron los resultados deseados, Zhang pudo completar el proceso y algo más.
Con lo que Dong describe como una "estrategia de gancho y deslizamiento", encontraron la clave no sólo para activar el vínculo, sino también para hacer que el proceso de homologación sea adaptable.
Una vez que Zhang definió el método de activación, pasó otros dos años perfeccionando el proyecto, examinando diferentes condiciones y encontrando formas más eficientes de activar y crear vínculos.
Con la publicación en Science , ahora siente que su trabajo finalmente ha dado sus frutos.
"Obtuvimos nuevos conocimientos sobre cómo romper este enlace carbono-carbono muy inerte y esperamos que esto pueda inspirar al campo a investigar más sobre la activación de este enlace químico inerte", dijo Zhang. "Esperamos que esto le diga a la comunidad que si se diseña bien la estrategia y tiene un gran catalizador, incluso un vínculo inerte puede ser manipulado".
Más información: Rui Zhang et al, Homologación de amida sintonizable catalizada por rodio mediante una estrategia de gancho y deslizamiento, Ciencia (2023). DOI:10.1126/ciencia.adk1001
Información de la revista: Ciencia
Proporcionado por la Universidad de Chicago
