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Jueves 10 de agosto de 2006 [Investigacion]

Una tesis doctoral optimiza la utilización de nuevos sustratos en reacciones químicas de cicloadición

Elena Arceo Rebollo ha defendido su tesis en la Universidad Pública de Navarra

zoomElena Arceo, autora de la tesis

Elena Arceo, autora de la tesis

La pamplonesa Elena Arceo Rebollo ha defendido recientemente en la Universidad Pública de Navarra su tesis doctoral, en la que ha demostrado la eficacia de la utilización de alfa-hidroxienonas como nuevos sustratos en reacciones químicas de cicloadición, para obtener ácidos, cetonas o aldehídos enantioméricamente puros. El trabajo doctoral, dirigido por el catedrático Alberto González Guerrero y los profesores Jesús Mª García Castillo y Pilar Gil Ruiz, del Departamento de Química Aplicada de la citada universidad, ha obtenido la calificación de sobresaliente cum laude.

Elena Arceo Rebollo (Pamplona, 1977) es licenciada en Química por la Universidad de Navarra. En 2000 se incorporó al grupo de investigación de Síntesis Asimétrica del Departamento de Química Aplicada de la Universidad Pública de Navarra y el próximo mes de octubre se incorporará al Departamento de Química de la Universidad de Berkeley (California) con una beca Fulbright. Es coautora de cuatro artículos publicados en revistas científicas internacionales y de diversas comunicaciones presentadas en congresos.

La química de la vida

Según Elena Arceo, "la química de la vida se basa en moléculas especializadas en acciones concretas. Estas moléculas tienen una estructura específica, construida a partir de átomos de carbono, que posibilita su actividad".

A modo de aproximación, explica, se puede decir que el carbono existe en forma tetraédrica, en cuyos vértices pueden unirse cuatro sustituyentes diferentes, de manera que se puede tener el tetraedro en dos formas asimétricas que son imágenes especulares que se denominan enantiómeros.

El hecho de ser capaz de producir un único enantiómero tiene enormes implicaciones en biología. "A veces, un enantiómero puede tener enormes beneficios terapéuticos, mientras que el otro enantiómero, que corresponde a su imagen en el espejo, puede ser dañino para el sistema biológico". Esto se traduce en "una enorme demanda deintermedios enantioméricamente puros y tecnologías enantioselectivas cada vez más exigentes", indica Elena Arceo.

Cuando se lleva a cabo una transformación sobre una molécula, generando otra molécula que tiene un carbono con cuatro sustituyentes distintos, -ese carbono se denomina "centro estereogénico" y la molécula, "molécula quiral"-, ésta podrá existir en las dos formas asimétricas que corresponden a dos imágenes especulares, y se formarán en una proporción de 50:50, explica la autora. Por este motivo, durante los últimos 30 años uno de los retos más importantes para los químicos orgánicos ha sido desarrollar métodos para lograr reacciones asimétricas, es decir, "reacciones que transcurran a través de un estado de transición en el cual la formación de un enantiómero esté favorecida sobre la del otro", afirma.

Cicloadición y síntesis de productos naturales

Entre los numerosos tipos de reacciones orgánicas, las reacciones de cicloadición constituyen una herramienta "muy valiosa" en síntesis, "ya que dan lugar a la formación de dos nuevos enlaces generando hasta cuatro centros estereogénicos, originando así ciclos y heterociclos de gran aplicación en la síntesis de productos naturales", indica.

En concreto, en esta tesis doctoral, titulada "Alfa-hidroxienonas en reacciones de cicloadición estereoselectivas. Reacciones 1,3-dipolar y de Diels-alder", se ha estudiado la utilización de alfa-hidroxienonas como nuevos sustratos en dos tipos de reacciones de cicloadición asimétricas: la reacción de Diels-Alder -en las que reaccionan un dieno y un dienófilo - y la reacción 1,3-dipolar -en las que reaccionan un dipolo y un dipolarófilo -.

Así, en la reacción 1,3-dipolar con nitronas - un tipo de dipolo - se han utilizado alfa-hidroxienonas quirales derivadas del (R)-alcanfor en combinación con cantidades catalíticas de triflato de cobre, o bien alfa-hidroxienonas aquirales con un catalizador quiral bisoxazolina Cu(II) obteniendo buenos rendimientos y alcanzando elevadas regio y estereoselectividad. Estos resultados son relevantes, señala Elena Arceo, porque es la primera vez que se emplea este tipo de sustratos en la reacción 1,3-dipolar y "los niveles de selectividad alcanzados representan los mejores resultados obtenidos hasta la fecha con sistemas alquenoil no sustituidos en posición beta".

Asimismo, se han empleado por primera vez alfa-hidroxienonas aquirales como dienófilos en la reacción de Diels-Alder y se han conseguido "excelentes valores de enantioselectividad", incluso en la reacción con dienos poco reactivos.

Estos resultados han permitido comprobar "la eficacia de la coordinación 1,4 del complejo metálico formado con los átomos de oxígeno de la hidroxienona propuesta, en contraste con la coordinación 1,5 empleada por otros sustratos más estudiados como, por ejemplo, las N-acriloiloxazolidinonas". Por tanto, concluye la autora, "queda demostrada su efectividad como sustratos quelantes bidentados, y pueden ser consideradas como nuevas plantillas en reacciones de cicloadición asimétricas".

Por otra parte, añade Elena Arceo, a partir de los cicloaductos obtenidos en estas reacciones, "se accede de manera sencilla a ácidos, cetonas y aldehídos de elevada pureza óptica, recuperando la fuente de información quiral u obteniendo acetona como único subproducto de la reacción".