image: The experts create a main principle by which the polarity change of a reactive in a multicomponent process unchains domino reactions. view more
Credit: Angewandte Chemie International Edition
La síntesis de moléculas complejas (los fármacos, por ejemplo) requiere un proceso que a menudo implica múltiples etapas que encarecen el coste y dificultan la obtención del producto. Ahora, un equipo de la Universidad de Barcelona acaba de diseñar una nueva aproximación metodológica que combina las reacciones multicomponente con los procesos de tipo dominó (transformaciones consecutivas sobre un único compuesto) para facilitar la síntesis de moléculas de alta complejidad estructural.
La investigación, publicada en la revista Angewandte Chemie International Edition, está liderada por el catedrático Rodolfo Lavilla, de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación y del Instituto de Biomedicina de la Universidad de Barcelona (IBUB). En el trabajo, que tiene como primeras firmantes a las investigadoras Ouldouz Ghashghaei (UB) y Marina Pedrola (IBUB), también participan expertos de la Universidad Masaryk (República Checa) y del Instituto Leibniz de Investigación en Medicina Ambiental (Alemania).
Reacciones multicomponente: más simplicidad y eficiencia
Las reacciones multicomponente son protocolos que facilitan la síntesis química de nuevos compuestos de alta complejidad y diversidad estructural. Estas reacciones son capaces de formar múltiples enlaces y generar nuevas moléculas a partir de un mínimo de tres reactivos.
Son procesos muy directos que ayudan a obtener moléculas de una manera más rápida y eficaz (simplicidad, economía de átomos, etc.) en comparación con los procesos tradicionales. En paralelo, también son vías sintéticas más sostenibles desde el punto de vista medioambiental (ahorro de recursos, menor generación de residuos, etc.).
En el trabajo, los expertos formulan un principio general por el cual el cambio de polaridad de un reactivo en un proceso multicomponente desencadena reacciones de tipo dominó que permiten acceder a conectividades muy complejas. Este principio explicaría muchas transformaciones y facilitaría el diseño de nuevos procesos en el ámbito de la química sintética.
«El nuevo principio ha sido desarrollado con núcleos de indol, que es un heterociclo presente en muchas moléculas naturales y especialmente en fármacos. Por otra parte, los compuestos preparados con esta metodología presentan una alta variabilidad estructural (anillos fusionados lineales o angulares, compuestos rígidos o flexibles, etc.)», detalla el profesor Rodolfo Lavilla.
«En el ámbito biológico continúa Lavilla la mayoría de los productos que hemos sintetizado muestran una potente actividad como ligandos del receptor de hidrocarburos aromáticos (aryl hydrocarbon receptor), una molécula con un papel decisivo en varios procesos biológicos que se perfila como una diana farmacológica potencial para el desarrollo de nuevos medicamentos».
Hasta el momento, solo se habían descrito algunos casos puntuales de reacciones multicomponente asociadas a un proceso de tipo dominó. «Tanto las reacciones dominó como las multicomponente son muy complejas a escala mecanística. Se forman muchos enlaces y hay numerosas etapas elementales, intermedios de reacción, etc. El hecho de unir estas dos familias de reacciones en un único proceso permite incrementar la complejidad sintética de manera extraordinaria. Así pues, consideramos que la descripción de estos procesos es un avance para poder generalizarlos y extenderlos a nuevas combinaciones en la química sintética».
Tecnología para una química más verde
Las reacciones multicomponente han facilitado el desarrollo de nuevas moléculas de interés farmacéutico y biomédico (sondas biológicas, fluoróforos, moléculas complejas, etc.). A su vez, son técnicas cada vez más explotadas por otros sectores industriales.
«Sin embargo, hoy en día existen muy pocas reacciones multicomponente de carácter general cerca de una docena en comparación con los centenares de reacciones biomoleculares y ello restringe enormemente su aplicabilidad. En este sentido, se está desplegando una gran actividad científica en este ámbito para facilitar el acceso a diferentes tipos de conectividad general mediante estas reacciones y así facilitar su aplicación en la preparación de todo tipo de compuestos orgánicos a gran escala (fármacos, plásticos, fertilizantes, etc.)», concluye el catedrático Rodolfo Lavilla.
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Angewandte Chemie International Edition