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Investigadores de la Universidad de Leipzig han desarrollado un nuevo proceso para invertir la polaridad de compuestos químicos, también conocido como umpolung, para la síntesis precisa de fármacos.
Este método innovador, desarrollado por un equipo de científicos dirigido por el profesor Christoph Schneider en el Instituto de química orgánica, aporta "un enfoque orientado a la solución de un antiguo reto de la química orgánica y medicinal", afirma Till Friedmann, autor principal del estudio financiado por la Fundación Alemana de Investigación. Acaba de publicarse en el Journal of the American Chemical Society.
"Por primera vez, esta estrategia nos permite crear de forma eficiente y precisa un motivo estructural al que antes era difícil acceder", afirma Friedmann. En concreto, los químicos han descubierto cómo se puede utilizar un proceso para invertir la polaridad de los compuestos químicos de forma que se consiga la colocación altamente inusual de dos grupos carbonilo a lo largo de una cadena de carbono.
El grupo carbonilo, caracterizado por un doble enlace entre un átomo de carbono y uno de oxígeno, es la unidad funcional central de la química orgánica. Debido a su polaridad natural, en la que el carbono tiene una carga parcial positiva y el oxígeno una carga parcial negativa, ha sido difícil sintetizar compuestos con dos grupos carbonilo a una distancia muy concreta entre sí.
Ello se debe a que es necesario invertir la polaridad de uno de los dos grupos carbonilo. La clave de este nuevo éxito fue el uso de un grupo funcional especial llamado hidrazona, que puede invertir la polaridad natural del grupo carbonilo. Al emplear un catalizador especialmente eficaz y adaptado con precisión, los investigadores pudieron producir las moléculas deseadas de forma muy eficiente en reacciones con otro compañero de reacción.
Además de estudios mecanísticos detallados del proceso de reacción, esta nueva estrategia ya se ha aplicado para sintetizar varios agentes médicos, entre ellos el fármaco antiepiléptico pregabalina.
La quiralidad, o disposición asimétrica de los átomos en una molécula, desempeña un papel crucial en química y biología. Los enantiómeros, que son formas especulares y al mismo tiempo no superponibles de una molécula, pueden tener efectos completamente distintos en el cuerpo humano.
En algunos casos, el otro enantiómero es incluso tóxico. Un reto importante en química es la síntesis dirigida de estos compuestos en el laboratorio. El concepto de silicio ACDC (catálisis asimétrica dirigida por contraiones) utilizado por el grupo de investigación resuelve este problema. "Dos partículas cargadas se combinan para formar un par de iones: una partícula cargada negativamente del catalizador y una partícula cargada positivamente de la hidrazona. El catalizador quiral garantiza que sólo se forme una de las dos imágenes especulares posibles del producto", explica el profesor Schneider, director del estudio.
El término ´sililio´ se refiere a una partícula de silicio cargada positivamente que actúa como componente activo del catalizador.
Los compuestos obtenidos mediante esta estrategia tienen muchas aplicaciones potenciales. Pueden servir como materiales de partida para la síntesis de una amplia gama de fármacos, cuya producción ha dependido tradicionalmente de catalizadores tóxicos de metales pesados.
Estos compuestos también son valiosos bloques de construcción para transformaciones químicas inaccesibles con la polaridad natural. "Con esta investigación, creemos haber hecho una contribución significativa a la síntesis química selectiva, sostenible y selectiva", afirma el profesor Schneider. "Este método sentará las bases para nuevos desarrollos y aplicaciones innovadoras, sobre todo en química médica".
