Un equip de la UB amplia les fronteres de la síntesi molecular basada en les reaccions multicomponent
La síntesi de molècules complexes, per exemple els fàrmacs, requereix un procés que sovint implica múltiples etapes que encareixen el cost del producte i en dificulten lʼobtenció. Ara, un equip de la UB ha dissenyat una nova aproximació metodològica que combina les reaccions multicomponent amb els processos de tipus dòmino —transformacions consecutives sobre un únic compost— per facilitar la síntesi de molècules dʼalta complexitat estructural.
La síntesi de molècules complexes, per exemple els fàrmacs, requereix un procés que sovint implica múltiples etapes que encareixen el cost del producte i en dificulten lʼobtenció. Ara, un equip de la UB ha dissenyat una nova aproximació metodològica que combina les reaccions multicomponent amb els processos de tipus dòmino —transformacions consecutives sobre un únic compost— per facilitar la síntesi de molècules dʼalta complexitat estructural.
La recerca, publicada a la revista Angewandte Chemie International Edition, està liderada pel catedràtic Rodolfo Lavilla, de la Facultat de Farmàcia i Ciències de lʼAlimentació i de lʼInstitut de Biomedicina (IBUB) de la Universitat de Barcelona, i té com a primeres signants les investigadores Ouldouz Ghasghaei i Marina Pedrola (UB-IBUB). També hi participen experts de la Universitat Masaryk (República Txeca) i de lʼInstitut Leibniz dʼInvestigació en Medicina Ambiental (Alemanya).
Reaccions multicomponent: més simplicitat i eficiència
Les reaccions multicomponent són protocols que faciliten la síntesi química de nous compostos dʼalta complexitat i diversitat estructural. Aquestes reaccions són capaces de formar múltiples enllaços i generar noves molècules a partir dʼun mínim de tres reactius. Són processos molt directes que ajuden a obtenir molècules dʼuna manera més ràpida i eficaç (simplicitat, economia dʼàtoms, etc.) en comparació amb els processos tradicionals. En paral·lel, també són vies sintètiques més sostenibles des del punt de vista mediambiental (estalvi de recursos, menor generació de residus, etc.).
En el treball, els experts formulen un principi general pel qual el canvi de polaritat dʼun reactiu en un procés multicomponent desencadena reaccions de tipus dòmino que permeten accedir a connectivitats molt complexes. Aquest principi explicaria moltes transformacions i facilitaria el disseny de nous processos en lʼàmbit de la química sintètica.
«El nou principi ha estat desenvolupat amb nuclis dʼindole, que és un heterocicle present en moltes molècules naturals i, en especial, en fàrmacs», explica el professor Lavilla. «Dʼaltra banda, els compostos preparats amb aquesta metodologia presenten una alta variabilitat estructural (anells fusionats lineals o angulars, compostos rígids o flexibles, etc.)», detalla lʼexpert.
«En lʼàmbit biològic —continua— la majoria dels productes que hem sintetitzat mostren una potent activitat com a lligands del receptor dʼhidrocarburs aromàtics (aryl hydrocarbon receptor), una molècula amb un paper decisiu en diversos processos biològics que es perfila com una diana farmacològica potencial per desenvolupar nous medicaments».
Fins ara, només sʼhavien descrit alguns casos puntuals de reaccions multicomponent associades a un procés de tipus dòmino. «Tant les reaccions dòmino com les multicomponent són molt complexes a escala mecanística», destaca Rodolfo Lavilla. Sʼhi formen molts enllaços, i hi ha nombroses etapes elementals i intermèdies de reacció. «El fet dʼunir aquestes dues famílies de reaccions en un únic procés —assenyala lʼexpert— permet incrementar la complexitat sintètica dʼuna manera extraordinària». Així, considerem que la descripció dʼaquests processos és un avenç per poder generalitzar-los i estendreʼls a noves combinacions en la química sintètica.
Tecnologia per una química més verda
Les reaccions multicomponent han facilitat el desenvolupament de noves molècules dʼinterès farmacèutic i biomèdic (sondes biològiques, fluoròfors, molècules complexes). Al seu torn, són tècniques cada cop més explotades per altres sectors industrials.
«Tot i això, avui dia hi ha molt poques reaccions multicomponent de caràcter general —prop dʼuna dotzena en comparació amb els centenars de reaccions bimoleculars—, i això en restringeix enormement lʼaplicabilitat. En aquest sentit, sʼestà desplegant una gran activitat científica en aquest àmbit per facilitar lʼaccés a un tipus de connectivitat general mitjançant aquestes reaccions i possibilitar que es puguin aplicar a la preparació de tot tipus de compostos orgànics a gran escala (fàrmacs, plàstics, fertilitzants, etc.)», conclou lʼinvestigador.
Article de referència:
Ghashghaei, O.; Pedrola, M.; Seghetti, F.; Martin, V. V.; Zavarce, R.; Babiak, M.; Novacek, J.; Hartung, F.; Rolfes, K. M.; Haarmann-Stemmann, T.; Lavilla, R. «Extended multicomponent reactions with indole aldehydes: access to unprecedented polyheterocyclic scaffolds, ligands of the aryl hydrocarbon receptor». Angewandte Chemie International Edition, octubre de 2020. DOI: 10.1002/anie.202011253