Una estrategia de síntesis innovadora abre el camino hacia una estructura fusionada 2D/3D utilizando quinolina barata como materia prima, informan los científicos de Tokyo Tech. Aprovechando el intermediario borato sensible a la luz, los científicos pueden convertir derivados de quinolina en una amplia variedad de estructuras fusionadas 2D/3D de una manera sencilla y rentable. Se espera que sus hallazgos permitan la síntesis de candidatos a fármacos altamente personalizados.
Las quinolinas han atraído mucha atención por parte de los químicos que buscan sintetizar compuestos conocidos como estructuras fusionadas 2D/3D. Estas moléculas orgánicas complejas tienen un gran potencial médico debido a su estructura y grupos funcionales altamente personalizados. Las quinolinas hacen posible la síntesis de dichos marcos gracias a su configuración electrónica única. Consisten en un anillo de benceno rico en electrones unido a un anillo de piridina deficiente en electrones. Estos anillos separados electrónicamente se pueden cambiar libremente ajustando las condiciones de reacción.
Una de las formas más atractivas de utilizar quinolinas como materia prima para estructuras 2D/3D es mediante fotocicloadiciones aromáticas. El proceso implica desestabilizar uno de los anillos aromáticos de la quinolina, utilizando luz y, a veces, un catalizador, de modo que un reactivo pueda “pegarse” al anillo, formando el compuesto objetivo. A pesar de muchos intentos, la mayoría de los estudios han informado fotocicloadiciones de quinolina al lado del anillo de benceno, mientras que algunos se han centrado en el lado de la piridina. Por tanto, todo el potencial de las quinolinas sigue sin explotar.
En este contexto, un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Tokio (Japón), dirigido por el profesor asistente Yuki Nagashima, junto con científicos de la Universidad de Tokio, decidió afrontar este desafío. En su última investigación, publicada en Edición Internacional de Química Aplicada 27 de mayo de 2024, Presentan un procedimiento sencillo para acceder al lado piridina de las quinolinas y sintetizar diversas estructuras 2D/3D.
La clave de su enfoque reside en el uso de una molécula llamada pinacolborano, también conocida como HB(pin). Los investigadores descubrieron que este compuesto que contenía boro era muy eficaz para catalizar la fotocicloadición aromática casi exclusivamente en el lado piridina de la quinolina. No solo los rendimientos eran altos, sino que se podía utilizar una variedad de derivados de quinolina y reactivos para obtener todo tipo de estructuras 2D/3D.
En un intento por arrojar luz sobre los mecanismos subyacentes a su nueva estrategia, el equipo llevó a cabo una serie de experimentos y análisis teóricos. Determinaron que la quinolina reacciona primero con un compuesto de organolitio y luego con HB(pin) para formar un complejo de borato intermedio. Este paso intermedio es crucial, como señala Nagashima: “Nuestros estudios mecanicistas detallados revelaron que el complejo de borato fotoexcitado acelera la cicloadición y suprime la rearomatización que normalmente ocurre en las reacciones de fotocicloadición convencionales. en acción”. Estos efectos combinados dan lugar a compuestos menos reactivos y aromas indeseables.
Vale la pena señalar que el método propuesto ofrece varias ventajas sobre las técnicas competidoras. Por un lado, requiere menos tiempo de reacción y menos pasos que las rutas de síntesis clásicas. Tampoco se requieren catalizadores, lo que reduce aún más los costos. Además, se pueden utilizar moléculas de partida multisustituidas, lo que proporciona acceso a numerosos compuestos diana. “Hasta donde sabemos, estas transformaciones son las primeras fotocicloadiciones basadas en boro y desbloquean compuestos organoboro previamente enigmáticos. Las estrategias actuales basadas en un complejo de borato intermedio funcionalizan aún más una variedad de hidrocarburos aromáticos policromáticos. Debería ser eficiente hacerlo”, destacó Nagashima.
