Hacer enlaces carbono-carbono sigue siendo una estrategia importante para sintetizar productos farmacéuticos, agroquímicos y materiales orgánicos útiles. A través de la colaboración global entre WPI-ITbM y NSF-CCHF, los químicos han ampliado el alcance de un carbono-carbono ganador del Premio Nobelreacción de formación de enlaces mediante el uso de ésteres aromáticos y ácidos borónicos como socios de acoplamiento en presencia de un catalizador de níquel económico y ecológico.
Se ha identificado que los ésteres actúan como un compañero de acoplamiento nuevo y limpio para la reacción de acoplamiento cruzado que forma enlaces carbono-carbono para hacer compuestos útiles para productos farmacéuticos, agroquímicos y materiales orgánicos.
En un nuevo estudio colaborativo publicado en línea en Nature Communications, químicos sintéticos y teóricos en el Instituto de Biomoléculas Transformativas ITbM, la Universidad de Nagoya y el Centro NSF para la funcionalización selectiva de CH NSF-CCHF en la Universidad Emory han demostrado queun catalizador de níquel relativamente económico desencadena el acoplamiento cruzado descarbonilativo entre ésteres aromáticos y ácidos borónicos.
Esta reacción de acoplamiento cruzado, conocida como la reacción de acoplamiento cruzado Suzuki-Miyaura es una estrategia extremadamente poderosa para sintetizar una variedad de compuestos orgánicos significativos a escala industrial, lo que lleva al Premio Nobel de Química en 2010. El Suzuki-La reacción de acoplamiento cruzado de Miyaura generalmente es catalizada por un catalizador de paladio para acoplar ácidos borónicos con haluros orgánicos. Sin embargo, aunque esta reacción es muy poderosa, estos socios de reacción pueden generar subproductos de desechos corrosivos. Por lo tanto, muchos grupos han estado trabajando para desarrollar socios de acoplamiento alternativos.
Los investigadores de ITbM y CCHF han demostrado que los ésteres fácilmente disponibles pueden usarse para generar productos de acoplamiento cruzado útiles, incluidos los derivados de metabolitos de plantas y de un medicamento para tratar la hipertensión, telmisartán.
Los ésteres son compuestos de carbonilo que se encuentran en las grasas y aceites, y son conocidos por sus olores distintivos, como los plátanos y las piñas, lo que los convierte en un ingrediente popular en perfumes. Debido a su alta accesibilidad comercial y sintética, el uso de ésteres para acoplarcon ácidos borónicos en el acoplamiento cruzado Suzuki-Miyaura amplía enormemente el alcance de los sustratos disponibles para la reacción.
"Por su bajo costo y nuestra amplia experiencia, elegimos usar el níquel como catalizador para desarrollar la reacción de acoplamiento cruzado descarbonilativo con ésteres", dice Kenichiro Itami, Director del Centro y Profesor de ITbM. "Mediante la detección de varias condiciones, nos complació encontrar que una cantidad catalítica de acetato de níquel junto con carbonato de sodio como base es efectiva para la reacción de acoplamiento cruzado de ésteres aromáticos con ácidos borónicos, para obtener los productos deseados de descarbonilación con buen rendimiento "
El acetato de níquel es aproximadamente 300 veces menos costoso en comparación con el acetato de paladio y demostró ser activo en el acoplamiento cruzado a escala de gramo entre ésteres aromáticos y ácidos borónicos. Además, una gama de sustratos de ésteres aromáticos fue compatible en la reacción y nose observaron productos secundarios del acoplamiento carbonilativo.
Esta reacción de acoplamiento cruzado quimioselectivo también ha demostrado ser aplicable a la síntesis de flavona y sus derivados, y también se ha utilizado para funcionalizar un derivado de fenil éster de telmisartán, una molécula de fármaco con una estructura relativamente compleja.
Los cálculos teóricos realizados por el profesor Djamaladdin Musaev de la Universidad de Emory proporcionaron información valiosa sobre el mecanismo de la reacción de acoplamiento cruzado descarbonilativo entre los ésteres aromáticos y los ácidos borónicos. El papel de la base y el orden de los pasos de reacción se identificaron mediante la teoría funcional de la densidad.cálculos, lo que indica que el paso de descarbonilación ocurre después de la transmetalación, que se acelera por la presencia de la base.
"Este es un trabajo hermoso en la frontera de las transformaciones orgánicas, y establece una estrategia sintética novedosa, relativamente económica y amigable con el medio ambiente para la formación de enlaces carbono-carbono. Los esfuerzos computacionales acompañados revelaron detalles mecanicistas clave de esta nueva reacción. Estoy agradecidoal Profesor Itami y a todo el equipo de ITbM por brindarnos la oportunidad de contribuir a este novedoso proyecto de investigación. Este trabajo es parte de nuestras colaboraciones continuas, altamente agradables y productivas, y agradecemos a ITbM Universidad de Nagoya y NSF-CCHF EmoryUniversity, así como MEXT, JSPS Japón y NSF EE. UU. Por su apoyo a nuestros esfuerzos de colaboración internacional de gran alcance ", dice Musaev.
"Fuimos extremadamente afortunados de poder trabajar con el profesor Musaev para analizar el mecanismo de esta reacción de acoplamiento cruzado descarbonilativo inusual", dice Itami. "Esto es obviamente el resultado de la fuerte colaboración entre ITbM y CCHF. Lo haremoscontinuar trabajando juntos para llevar a cabo una mayor optimización del sistema de reacción para ampliar su alcance, incluidos los ésteres alifáticos ".
Itami y sus colegas prevén que los avances continuos en este método de reacción pueden conducir al desarrollo de nuevos procesos industriales para fabricar compuestos biológicamente y estructuralmente activos.
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Materiales proporcionado por Instituto de Bio-Moléculas Transformativas WPI-ITbM, Universidad de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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