Nuevo método de fotoquímica facilita la fabricación de fármacos y precursores químicos

Las sales de hierro económicas son la clave para simplificar la fabricación de precursores esenciales para medicamentos y otros productos químicos, según científicos de la Universidad de Rice.

Han refinado el proceso de producción de diazidas, moléculas fundamentales en la producción de fármacos y productos químicos agrícolas. Las sales de hierro junto con los procesos llamados transferencia de ligando radical y transferencia de carga de ligando a metal (LMCT) lo hacen asequible y respetuoso con el medio ambiente.

El químico sintético de arroz Julian West y los coautores principales Kang-Jie (Harry) Bian y Shih-Chieh Kao, ambos estudiantes graduados en su laboratorio, informan en Comunicaciones de la naturaleza que iluminar sus reactivos con luz visible les permite formar diazidas en condiciones que son mucho más suaves que los procesos industriales actuales que generalmente involucran altas temperaturas y ácidos corrosivos.

Las diazidas son moléculas con dos grupos amina que se pueden funcionalizar, lo que significa que pueden reaccionar fácilmente con otras moléculas. Dependiendo de cómo se construyan, pueden ser la base de muchos compuestos útiles.

En un estudio reciente, West y su grupo utilizaron la transferencia de ligandos radicales (o «rebote radical») para agregar dos grupos funcionales a un solo alqueno, moléculas orgánicas extraídas de productos petroquímicos que contienen al menos un doble enlace carbono-carbono.

La técnica, junto con la transferencia de carga de ligando a metal mediada por hierro, fue útil ya que construyeron precursores similares llamados diazidas vecinales a partir de materias primas comunes.

«Solo usa dos reactivos, nitrato de hierro y azida TMS, que todos los laboratorios sintéticos tendrán», dijo West, profesor asistente de química cuyo laboratorio se esfuerza por simplificar la fabricación de medicamentos. «Básicamente, los mezclas en un solvente común y lo enciendes. La mayoría de los laboratorios farmacéuticos tendrán luces LED. Así que básicamente sacarán las cosas del estante».

West dijo que la transferencia de ligandos radicales se inspiró en la biología, «incluidas las enzimas en nuestros propios hígados. Hay enzimas en la naturaleza que transfieren átomos o fragmentos de moléculas a un radical para crear un nuevo enlace que puede ayudar a construir moléculas más grandes». Estábamos emocionados para explorar el potencial de ese paso en el último estudio.

«En este proyecto, ahora que hemos establecido cómo funciona, podemos comenzar a combinarlo con nuevos pasos para hacer algo diferente», dijo. «Lo curioso es que, como todo en química orgánica, la naturaleza apreció hace mucho tiempo que esto puede ser realmente útil».

Tanto la LMCT como la transferencia de ligandos radicales ocurren, una tras otra, cuando los reactivos y la solución se iluminan en condiciones ambientales. El laboratorio aprendió a maximizar el proceso a través de la química de flujo, pasando la solución a través de un tubo circular e iluminando solo ese tubo.

«La reacción ocurre en la parte en la que haces brillar la luz», dijo West. «De esa manera podemos procesar más de un solo lote y también tener mucho más control sobre la cantidad de luz que recibe acelerando o ralentizando el flujo.

«Es muy fácil verter las sales en el matraz y encender una luz, pero si quieres hacer mucho, o mejorarlo, el flujo funciona muy bien», dijo.

«Creemos que será útil para los laboratorios que buscan una manera fácil de hacer este tipo de producto, especialmente si no tienen tiempo para afinar y luchar para que estos otros métodos funcionen bien», dijo West.

Los coautores del estudio incluyen a los estudiantes universitarios de Rice David Nemoto Jr. y Xiaowei Chen.