FLUORANDO MOLÉCULAS EN LUGARES INESPERADOS

Por José Manuel Olmos.

Los compuestos organofluorados son muy útiles en numerosas industrias como  la  farmacéutica y la agroquímica, además de emplearse en síntesis de nuevos materiales y en tomografía por emisión de positrones. Recientemente se ha desarrollado un método para obtener carbonilos γ-fluoro-α, β- insaturados de forma selectiva, a partir de vinil-diazoacetatos:

Para que el flúor solo se adicione en el lugar deseado y no en el carbono que soporta el grupo N₂ (el cual constituye la zona más reactiva de la molécula) se requiere el uso de catalizadores de plata, siendo el acetato de plata el que proporciona mejores resultados. Además se ha observado que la fuente de flúor más adecuada es una mezcla de trietilamina y fluoruro de hidrógeno (3:1 en volumen) y que el disolvente más conveniente es el diclorometano.

También se ha demostrado que el método funciona con una gran variedad de vinil-diazoacetos distintos, probándose su eficacia incluso en un derivado de esteroide como el farnesol. La  importancia de este último hecho radica en la actividad biológica que poseen los esteroides fluorados.

Por último cabe señalar que el método proporciona el producto deseado con bastante celeridad, permitiendo su utilización para generar radioligandos utilizados en  la tomografía por emisión de positrones.

QUÍMICA SOSTENIBLE Y “ULTRASÓNICA”

Por Jorge Follana Berná.

            Generalmente, para llevar a cabo una reacción, el método más utilizado es el calentamiento convencional de los reactivos, pero también existen otros como el calentamiento por microondas  (disminuimos el tiempo de reacción).

            Pues bien, investigadores de la Persian Gulf University y de la Payame Noor University de Irán, han utilizado un nuevo procedimiento para la obtención de 4,4-(arilmetilen)bis(3-metil-1-fenil-1H-pirazol-5-ol). Se trata del uso de ultrasonidos, a temperatura ambiente y sin empleo de catalizadores.

            Estos compuestos son muy importantes para la industria farmacéutica, pues los pirazoles son utilizados como antiinflamatorios, antipiréticos,... Además han logrado su síntesis con la adición de los cinco compuestos de reacción en el mismo recipiente y mediante la utilización de disolventes no tóxicos.

            De todos los disolventes utilizados, los que mejores rendimientos obtenían (≥90%) y menores tiempos de reacción (15-20 min) eran H₂O y EtOH; concretamente una mezcla 1:1 (v/v), con lo que se convierte en un método limpio y rápido.

            El grupo de investigadores también fue variando la composición de R₁, R₂ y del anillo aromático del aldehído (Ar), llegando a la conclusión de que el método no es sensible a la variación de dichos grupos, aumentándose así el número de productos obtenidos.

            Gracias a esta investigación, se ha encontrado un método para la síntesis de este tipo de compuestos que es limpio, rápido y con un mayor rendimiento.

HIDRÓGENO, UN FUTURO MOTOR DEL MUNDO.

Por Javier Berganza Gracia.

El mundo cada día está más convencido de buscar vías alternativas al petróleo. Fabricamos coches híbridos o eléctricos, desarrollamos energías más limpias o energía nuclear más eficiente, pero aún seguimos dependiendo mucho del petróleo. Por eso el mundo necesita científicos para hacer el mundo más “verde” y un trabajo puntero en este mundo de energías alternativas es el hidrógeno.

El problema del hidrógeno es que es muy inflamable por lo que su distribución y almacenaje es todo un reto para los científicos. Para ello el equipo de investigación del Prof. Matthias Beller ha desarrollado un método para su producción a través de metanol en agua:

Mecanismo resumido para la generación catalítica de hidrógeno a partir de metanol

Utilizan un catalizador de rutenio con gran eficiencia en medio alcalino, la base elimina un HCl del complejo activando el catalizador que se une al metanol haciendo que se libere hidrógeno. En presencia de agua se liberan 3 moléculas de hidrógeno y CO₂ regenerando el catalizador.

Este proceso nos da esperanzas para un futuro alternativo al petróleo, creando un mundo más sostenible.

MICROONDAS FRENTE A CALENTAMIENTO TRADICIONAL: REACCION ACUOSA DE SUZUKI-MIYAURA

Por Lidia González.

Con nuevos sistemas catalíticos híbridos (nanopartículas de paladio inmovilizadas sobre diferentes materiales orgánicos) usados como catalizadores de la reacción de acoplamiento cruzado Suzuki-Miyaura (catalizador heterogeneo), se estudia su efectividad y capacidad de recuperación/utilización de dicho catalizador en reacciones de microondas frente a su reacción analoga de calentamiento tradicional en disolución acuosa del acido fenilborónico y diversos haluros de arilo.

Con el uso de un catalizador heterogeneo como éste, puedes evitar las dificultades o inconvenientes del uso de nanopartículas (dificil manipulación, recuperación y tendencia a la aglomeración en las condiciones de reacción) y beneficiarse de la gran variedad de aplicación que posee el Paladio.

Se ha podido demostrar que la reaccion catalizada por microondas aumenta considerablemente la velocidad de reacción (de 5 a 10 minutos) con buenos rendimientos y evita la formación de otros subptoductos observados por el procedimiento de calentamiento tradicional. Sin embargo los ciclos de vida y recuperación del catalizador por calentamiento tradicional son de 10 mientras que en microondas solo dura 5 ciclos de vida.

CASI 40 AÑOS DESPUÉS DE SU DESCUBRIMIENTO, EL ACOPLAMIENTO DE SONOGASHIRA SIGUE DANDO MUCHO QUE HABLAR

por Aliaksandr Kushniarou.

El acoplamiento de Sonogashira (C-C) supuso un significativo avance en la síntesis química desde su aparición en 1975, pues se trata de un método sencillo de formar nuevos enlaces carbono-carbono en condiciones suaves y altos grados de conversión con aplicaciones de síntesis muy variadas como producción de fármacos, materiales orgánicos, o nanomateriales, por citar algunas de ellas. 

Recientemente, los investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño y de la Politécnica de Singapur han ideado un nuevo método para llevar a cabo la reacción con un enfoque novedoso y a la vez más “verde”. Consiste en un sistema de flujo en el cual dispusieron dos reactores tubulares de paladio y cobre, respectivamente, colocados en línea.

El reactor de paladio sirve de fuente del catalizador de Pd(0) en el ciclo principal (ciclo A):

Los artífices de este sistema heterogéneo demostraron que la carga de paladio necesaria es mucho menor que en un sistema homogéneo, sin disminuir por ello la eficacia de la reacción.

Al final del sistema de flujo se incorporó una columna cromatográfica para retener los metales, por razones de toxicidad de los mismos

Se comprobó asimismo que el rendimiento se mantuvo estable aun después de 10 ciclos catalíticos. Dado que la cantidad de Pd necesaria en cada ciclo es ínfima, que corresponde con la cantidad lixiviada por la adición oxidante (ciclo A), se puede decir que el tubo de este metal es prácticamente una fuente ilimitada de catalizador de paladio.

Otras de las ventajas de este método no menos importantes son el sencillo diseño experimental que permite hacer las reacciones de forma rápida y fácil y el hecho de que no se necesitan promotores (fosfinas) de modo que se posibilita la reducción de la cantidad y coste total de los reactivos empleados.

Todas estas características ventajosas plantean un panorama prometedor a la hora de implantar este novedoso método a gran escala en un futuro próximo.

La Síntesis de Bis(Indolil)Alcanos nunca fue tan “Verde”

por Antonio Vázquez Antelo, Universidad de Murcia.

  Los compuestos 3,3´-bis(indolil)alcanos (BIAs) son sintetizados de manera natural por algunos organismos terrestres y acuáticos y tienen mucha importancia ya que presentan un amplio espectro de actividad biológica, hasta tal punto, que el 3,3´bis(indolil)metano (BIM) actúa como un antitumoral.

   Investigadores de la Northwest Normal University en China han desarrollado, en este 2013, un nuevo método de síntesis de compuestos BIAs a través de la reacción de alquilación de Friedel-Craft (formación de enlaces C-C entre compuestos aromáticos y haluros de alquilo), utilizando como catalizador una mezcla equimolar del comúnmente conocido trifenilfosfinamonosulfonato de sodio (TPPMS) y tetrabromuro de carbono. Los sustratos de los que se parte son el Indol y un compuesto carbonílico o un acetal, que serán los reactivos que transfieran sus grupos alquílicos o arílicos a la estructura del producto final. El disolvente juega un papel crucial y es el que determina que los rendimientos se acerquen al 100%.

  La recuperación y reutilización total del catalizador TPPMS/CBr4 confiere a este método la etiqueta de verde puesto que, además la sencillez de su preparación (calentamiento de la mezcla en metanol durante 4h y posterior precipitación), evitamos el uso de ácidos de Lewis y Brønsted en cantidades estequiométricas a los sustratos en los métodos que se empleaban hasta ahora para este tipo de reacciones. Otra bondad del catalizador es su inexistente pérdida de poder catalítico durante al menos 10 ciclos.

  Con este método catalítico de síntesis, obtenemos compuestos de alto interés farmacológico dándole una nueva vuelta de rosca a reacciones clásicas, en este caso FriedelCrafts, con altos rendimientos y enorme capacidad de separar y recuperar, sustratos, catalizador y productos.

  El artículo original de este trabajo lo podréis encontrar publicado en el quinto número del primer volumen de la recién nacida revista ACS SustainableChemistry & Engineering.