Químicos en Japón han descubierto una reacción que resulta en la creación de cuatro nuevos enlaces a un solo átomo de carbono, en un solo paso. La interacción fue un hallazgo accidental durante los experimentos que involucraron norteCarbenos heterocíclicos.
Muchas reacciones químicas implican la adición de una unidad que contiene carbono a una molécula de sustrato. Pero casi nada implica agregar solo un átomo de carbono. Esto se debe principalmente a la extrema inestabilidad del carbono atómico y la falta de un método simple para generarlo en condiciones normales de laboratorio.
Ahora, un equipo dirigido por la Universidad de Osaka Mamoru Tobisu Desarrolló un método para domesticar el carbono atómico y usarlo como un reactivo viable. «Encontramos una reacción química que agrega un átomo de carbono a un compuesto orgánico», dice Tobiso. La clave para controlar la reacción violenta del carbono atómico es evitar usar el átomo de carbono en sí mismo y usar un equivalente disfrazado de él.
El carbono atómico enmascarado de Tobisu es norteCarbenos heterocíclicos: una clase de compuestos ampliamente estudiados que contienen un átomo de carbono divalente. Mientras investigaba una reacción de reordenamiento catalizada por carbeno específica que involucraba amidas insaturadas, el equipo de Tobisu notó que en lugar del producto esperado, el experimento producía una lactama que contenía un carbono adicional.
«Más tarde, notamos que esta interacción es bastante plausible según la teoría de la resonancia», dice Tobiso. Los investigadores se dieron cuenta de que los carbenos también podrían funcionar como un carbono atómico coordinado con 1,2-diamina. En sus experimentos, el carbeno simplemente donó este carbono al sustrato de amida, mientras producía un producto secundario de diamina.
«La cuestión central de la síntesis orgánica es cómo mejorar la eficiencia aumentando la complejidad estructural de las moléculas», dice Tobiso. Nuestro método permite que se formen cuatro enlaces químicos en el centro de carbono en un solo paso, lo que reduce los procesos químicos que se requerían con los métodos clásicos para construir una estructura compleja.
Desde este descubrimiento inicial, el equipo de Tobisu ha mejorado el patrón de sustitución del carbeno para mejorar la selectividad de la reacción hacia los productos de lactama. También demostraron que la reacción puede actuar sobre varios primarios de amida insaturados que presentan una variedad de grupos funcionales diferentes.
La formación de nuevos enlaces carbono-carbono es la base de la química orgánica. Si bien existen muchos métodos más antiguos de formación de enlaces carbono-carbono en la caja de herramientas sintéticas de los químicos orgánicos, Tobeso y sus colegas presentan un método fundamentalmente nuevo en este artículo», comenta stacy brenner moyerexperto en química orgánica sintética con sede en la Universidad de Rutgers en los Estados Unidos.
Lo noté mientras norteLos carbenos heterocíclicos se usan comúnmente como conectores para catalizadores metálicos o por sí solos como catalizadores orgánicos, y su uso como reactivos de transferencia de un solo átomo de carbono representa una nueva aplicación ‘notable’. El grupo de Tobisu ahora planea profundizar en el mecanismo subyacente con la esperanza de encontrar formas de hacer que la reacción sea más general.
