Químicos de Scripps Research han revelado un método para convertir sustancias químicas baratas y ampliamente disponibles conocidas como ácidos dicarboxílicos en moléculas potencialmente muy valiosas llamadas lactonas.
Las estructuras de lactona son comunes en moléculas naturales biológicamente activas; se pueden encontrar, por ejemplo, en la vitamina C y en el antibiótico eritromicina derivado de bacterias. Los químicos han tenido durante mucho tiempo técnicas para sintetizar lactonas, pero estas técnicas son bastante limitadas en lo que pueden producir. El logro, reportado el 26 de mayo de 2022, en Cienciashace que la construcción de diversas y complejas lactonas sea más fácil que nunca.
«Este método debería ser muy útil para desarrollar nuevos productos farmacéuticos, materiales poliméricos, perfumes y muchos otros productos químicos; ya estamos recibiendo consultas de fabricantes interesados», dice Jin-Quan Yu, PhD, profesor de Frank and Bertha Hupp de Química en Scripps Research.
Yu y su laboratorio son conocidos por sus innovaciones en la construcción de moléculas, especialmente con respecto a la «activación de CH». Esto implica el uso de moléculas de catalizador especialmente diseñadas para eliminar un átomo de hidrógeno (H) de un átomo de carbono (C) en una molécula orgánica y reemplazar el átomo de hidrógeno con un grupo de átomos más complejo.
El objetivo general es desarrollar un conjunto de métodos para realizar la activación de CH selectivamente en cualquier átomo de carbono elegido en una molécula inicial, y el sueño es utilizar esos métodos para convertir moléculas baratas y relativamente simples en medicamentos, plásticos y otros complejos y valiosos. moléculas.
En este caso, Yu y su equipo intentaron realizar activaciones de CH selectivas del sitio particularmente difíciles para convertir ácidos dicarboxílicos baratos y fácilmente disponibles en lactonas muy valiosas. Los ácidos dicarboxílicos, a pesar de su nombre aparentemente complicado, son moléculas relativamente simples y son materiales de partida ideales para muchos tipos de síntesis química. Pero los químicos que intentan la activación con CH de los ácidos dicarboxílicos se han enfrentado tradicionalmente a grandes obstáculos.
«Las activaciones de CH en sitios de un ácido dicarboxílico que están lejos de uno de sus grupos carboxilo han sido muy difíciles hasta la fecha», dice Yu. «Ser capaz de apuntar a carbonos distantes y/o carbonos más cercanos, de forma selectiva mediante el control del catalizador, parecía un sueño imposible».
La hazaña lograda por Yu y su equipo, incluido el primer autor Sam Chan, PhD, becario postdoctoral de la Fundación Croucher en el laboratorio de Yu, fue un conjunto de métodos que emplean catalizadores a base de paladio para lograr activaciones de CH en lugares fáciles y difíciles de alcanzar los carbonos en un ácido dicarboxílico.
«Durante las últimas dos décadas, logramos desarrollar buenos métodos para la activación de CH a dos carbonos de un carboxilo, pero ahora con nuestros nuevos métodos también podemos llegar a un carbono más de distancia, y con la libertad de elegir entre los dos sitios, podemos puede acceder fácilmente a un nuevo espacio químico en el descubrimiento de fármacos», dice Yu. «Además, el grupo carboxilo restante en el ácido dicarboxílico se puede usar para realizar más modificaciones, por lo que esencialmente con este enfoque se puede construir una gama muy amplia de compuestos de lactona complejos».
Yu y su equipo demostraron la facilidad y utilidad de sus nuevos métodos al sintetizar, a partir de ácidos dicarboxílicos baratos, dos lactonas naturales complejas, una molécula fúngica llamada myrotheciumone A, cuyas propiedades anticancerígenas han sido investigadas, y la lactona vegetal pedicelosina.
Los químicos ahora están utilizando los nuevos métodos para generar cientos de diversas estructuras de lactona, cuyas propiedades, y potencial para convertirse en futuros productos farmacéuticos, están explorando en colaboración con el laboratorio de Ben Cravatt, PhD, la Cátedra Gilula de Biología Química. en Scripps Research.
«También estamos utilizando nuestros métodos para desarrollar procesos mejorados para la producción a escala de toneladas de lactonas utilizadas por los fabricantes de productos químicos», dice Yu.
Hau Sun Sam Chan, Ji-Min Yang y Jin-Quan Yu de Scripps Research escribieron en colaboración con Hau Sun Sam Chan, Ji-Min Yang y Jin-Quan Yu de Scripps Research.
El financiamiento fue proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (2R01GM084019) y la Fundación Croucher.
