Una colaboración entre investigadores de Cornell, Harvard, Stanford y el SLAC National Accelerator Laboratory ha dado como resultado un catalizador reactivo de cobre-nitreno que separa los enlaces carbono-hidrógeno CH y los transforma en enlaces carbono-nitrógeno CN, queson un elemento fundamental para la síntesis química, especialmente en la fabricación de productos farmacéuticos.
El documento del equipo, "Síntesis de un triplete de complejo de nitreno triplete con cobre para la aminación catalizada con cobre", se publicó el 13 de septiembre ciencia .
"[El coautor principal] Ted Betley en Harvard y yo estamos interesados en los casos en los que tienes átomos ligeros como el nitrógeno u oxígeno que generalmente están bien definidos en el estado de oxidación", dijo el coautor principal Kyle Lancaster, profesor asociadode química y biología química en la Facultad de Artes y Ciencias, que trabajó en el proyecto con su estudiante de doctorado Ida DiMucci.
"Descubrimos que cuando oxida este compuesto de cobre que tiene esta funcionalidad de nitrógeno, extrae los electrones del nitrógeno. Cuando tiene átomos ligeros como el nitrógeno o el oxígeno que son deficientes en electrones, eso los hace muyreactivo ", dijo Lancaster." Y en este caso, el nitrógeno es tan reactivo que puede romper los enlaces CH y comenzar a formar enlaces CN ".
Si bien los investigadores sospechan desde hace mucho tiempo que este tipo de nitrógeno que carece de dos electrones específicos, un nitreno, estaba relacionado con la reactividad, la especie evasiva aún no se había detectado directamente. Entre las especialidades del laboratorio de Lancaster se encuentra la espectroscopía de rayos Xpara determinar dónde faltan electrones en los compuestos que contienen metales de transición. Lancaster y DiMucci se pusieron a trabajar inventariando los electrones en los átomos de cobre y nitrógeno y pudieron eliminar parte del desorden atómico y concentrarse en el nitrógeno para localizar dos agujeros.eso indicaba dónde se estaban perdiendo los dos electrones.
Lancaster y DiMucci realizaron algunos análisis computacionales de alto nivel para confirmar sus hallazgos.
"Estábamos realmente sorprendidos de cuán fuerte era el acuerdo entre la teoría que usamos y nuestros datos", dijo DiMucci. "Nuestros cálculos nos dijeron que si realmente tuviéramos lo que pensamos que tenemos, entonces estaríamos buscando dos picosseparados por 0.6 voltios de electrones, y eso es exactamente lo que obtuvimos "
El equipo de Harvard construyó la estructura del ligando para asegurar el nitreno reactivo y mantener el catalizador unido. Una vez que se introduce un enlace CH, el nitreno puede desencadenarlo. Este proceso de conversión simplificado podría conducir a una producción de productos farmacéuticos más económica y eficiente,detergentes y colorantes
"Al final del día, cuando encontramos una molécula orgánica grande y peluda, nos gustaría poder hacerla en masa si es una droga potencial", dijo Lancaster. "Y eso significa inventar una inteligenciaformas de instalar funcionalidades particulares, como los enlaces CO y los enlaces CN. Cuantas más herramientas tengamos en nuestro arsenal para hacer estos cambios, porque es muy difícil convertir el enlace CH en un enlace CN, mejor estaremos ".
Lancaster elogió el trabajo de sus colegas de Harvard, Stanford y SLAC, y las posibles aplicaciones de su trabajo colaborativo.
"Todos tenemos nuestras especializaciones", dijo, "y asociar la espectroscopía y la teoría de la estructura electrónica con la síntesis es una combinación poderosa para responder a estas preguntas químicas, especialmente cuando los físicos tienen instrumentos nuevos y exquisitos para hacer nuestro trabajomucho más fácil."
La investigación de Cornell fue apoyada por la National Science Foundation y la Alfred P. Sloan Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Cornell . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :