Los científicos de la Universidad de Rice han impulsado a los químicos orgánicos con su último descubrimiento de un método de un solo paso para agregar nitrógeno a los compuestos para medicamentos, pesticidas, fertilizantes y otros productos.
El químico orgánico sintético de arroz László Kürti dijo que el método, reportado en el Revista de la Sociedad Americana de Química , es un gran paso adelante ya que acelera y aumenta el rendimiento de moléculas valiosas conocidas como alfa-aminocetonas.
Las cetonas son compuestos a base de carbono que se encuentran en la naturaleza e importantes materias primas para la industria química. El grupo amino primario NH2 es un grupo funcional presente en muchos productos químicos importantes. Contiene un átomo de nitrógeno y dos átomos de hidrógeno. Cuando una cetonaestá funcionalizado con un grupo amino primario en el carbono alfa, forma un compuesto llamado alfa-aminocetona primaria.
"Es un buen precursor, porque no hay funcionalización adicional, como un grupo acilo, en el NH2 y luego se puede convertir a lo que quieras", dijo Kürti, profesor asociado de química ". Anteriormente, este era el problema: La gente pondría nitrógeno allí con funcionalidad adicional, pero el procesamiento adicional necesario para llegar a un NH2 libre fue complicado "
El investigador postdoctoral Zhe Zhou descubrió la reacción cuando mezcló un silil enol éter y una fuente de nitrógeno en un solvente común, hexafluoroisopropanol, a temperatura ambiente y descubrió que imitaba la oxidación de Rubottom, una técnica establecida para oxidar enol éteres.
"El oxígeno se coloca rutinariamente en la posición alfa", dijo Kürti. "Pero el nitrógeno, no. Somos los primeros en mostrar que esto es posible en una gran cantidad de sustratos, y es simple. Resulta que el solvente mismo catalizala reacción."
Zhou y el coautor e investigador postdoctoral Qing-Qing Cheng refinaron el método y posteriormente lo probaron haciendo 19 aminocetonas, incluidos tres precursores de aminoácidos sintéticos. "Estos aminoácidos no naturales son significativos para el diseño de fármacos", dijo Kürti ".los procesos enzimáticos en los organismos vivos no los van a atacar, porque no caben en los bolsillos de las enzimas ".
"Antes de tener este proceso, no era imposible hacer este tipo de estructuras", dijo Zhou. "Fue muy complicado y tomó muchos pasos. El objetivo, en general, es conseguirlos por el método más directoposible."
Los procesos sintéticos anteriores del laboratorio de Kürti eliminaron la necesidad de catalizadores basados en metales de transición en la fabricación de aminas para simplificar el enfoque de prueba y error habitual y a menudo ineficiente involucrado en la fabricación de nuevos compuestos químicos como medicamentos.Los catalizadores que aceleran la aminación la introducción de grupos amina en una molécula orgánica también pueden contaminar el producto, por lo que el nuevo proceso también los evita.
"Nuestro método de aminación promete reemplazar un proceso común de tres pasos para producir alfa-aminocetonas, y el rendimiento, en comparación, es muy bueno", dijo Zhou. "En el proceso estándar, cada paso reduce el rendimiento, así que uno-el proceso de pasos sigue siendo superior incluso si los rendimientos son idénticos, porque lleva menos tiempo y hay menos riesgo de que algo salga mal.
"Lo último que desea es obtener ocho pasos desde el principio y luego arruinarlo en el noveno porque las condiciones no son lo suficientemente selectivas", dijo. "Cortar los pasos siempre es beneficioso en la síntesis orgánica".
Kürti estaba encantado de ver sus cuentas de redes sociales iluminadas con felicitaciones de colegas y conocidos industriales por la publicación del documento.
"Hay una nueva tendencia hacia la funcionalización en etapas avanzadas, donde las empresas con una biblioteca existente de compuestos pueden tomar 100 de ellos y realizar un paso adicional para fabricar 100 nuevos compuestos", dijo. "Desde una perspectiva de propiedad intelectual, nuestroEl descubrimiento es un gran regalo para la industria. Esto realmente es una joya de hallazgo ".
Los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Robert A. Welch y la Universidad de Rice apoyaron la investigación.
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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