Explorant reaccions impossibles per descobrir noves vies de síntesi química

Estructura d’un dels compostos obtinguts determinada per difracció de raigs X.
Estructura d’un dels compostos obtinguts determinada per difracció de raigs X.
(01/08/2012)

Els compostos químics complexos, com molts dels fàrmacs que sʼutilitzen actualment, sʼobtenen mitjançant seqüències de síntesi que per a alguns antitumorals complexos poden requerir fins a quaranta etapes. Les reaccions multicomponent, en canvi, permeten sintetitzar molècules complexes en molt poques etapes, ja que els diferents enllaços químics es formen de manera pràcticament simultània en una sola operació. Per a la química mèdica, aquestes reaccions directes són de gran interès i tanmateix nʼhi ha molt poques de descrites. Ara, investigadors de la Facultat de Farmàcia de la UB han descobert noves reaccions multicomponent per a la síntesi dʼamidines cícliques, uns compostos amb aplicacions dʼinterès farmacològic. Els resultats dʼaquest estudi han estat publicats recentment a la revista química dʼalt impacte Angewandte Chemie International Edition.

Estructura d’un dels compostos obtinguts determinada per difracció de raigs X.
Estructura d’un dels compostos obtinguts determinada per difracció de raigs X.
01/08/2012

Els compostos químics complexos, com molts dels fàrmacs que sʼutilitzen actualment, sʼobtenen mitjançant seqüències de síntesi que per a alguns antitumorals complexos poden requerir fins a quaranta etapes. Les reaccions multicomponent, en canvi, permeten sintetitzar molècules complexes en molt poques etapes, ja que els diferents enllaços químics es formen de manera pràcticament simultània en una sola operació. Per a la química mèdica, aquestes reaccions directes són de gran interès i tanmateix nʼhi ha molt poques de descrites. Ara, investigadors de la Facultat de Farmàcia de la UB han descobert noves reaccions multicomponent per a la síntesi dʼamidines cícliques, uns compostos amb aplicacions dʼinterès farmacològic. Els resultats dʼaquest estudi han estat publicats recentment a la revista química dʼalt impacte Angewandte Chemie International Edition.

En el marc dʼaquesta recerca, lʼequip científic va provar una reacció que formalment es considera impossible, perquè el producte teòric que se nʼhauria dʼobtenir no compleix les regles dʼestabilitat definides per als productes orgànics, i en cas que sʼarribés a formar, els enllaços es trencarien immediatament. Segons lʼinvestigador que ha liderat lʼestudi, Rodolfo Lavilla, van decidir provar una dʼaquestes reaccions impossibles —en concret, la reacció de Povarov— perquè el límit de la tensió que pot tenir un compost no estava del tot ben definit, i per tant valia la pena experimentar-ho. 

 
El resultat de la reacció va ser que, en efecte, el compost prohibit no es va formar però, en canvi, es va produir una altra reacció en què intervé lʼacetonitril, que sʼusa com a dissolvent. «Lʼexperiment es podria haver aturat en aquest punt, però vam decidir estudiar si la reacció que es produïa era general, i en conseqüència, interessant», explica Lavilla. Els investigadors van observar que la reacció era coherent i que variant-ne els elements de partida es podia obtenir una col•lecció de compostos químics que comparteixen un mateix nucli base. Per tal dʼexplicar els factors que regulen la reactivitat dʼaquestes noves reaccions multicomponent, el grup del professor Lavilla va col•laborar amb els experts en química computacional del grup de F. Javier Luque, també de la Facultat de Farmàcia de la UB. «Els càlculs van demostrar que alguns productes obtinguts de la reacció no eren els que intuïtivament es podien pensar, i que hi ha un control orbitàlic molt fi de la reacció que regula com les molècules van prenent la seva forma final passant per uns estats dʼalta energia», afirma Lavilla.
 
Traspassar límits amb noves reaccions
 
Ara caldrà analitzar si les noves molècules obtingudes poden tenir acció farmacològica. Per això, els investigadors han dipositat els nous compostos químics en diferents bases de dades de productes, per facilitar-ne lʼaccés a la comunitat científica i que seʼn pugui fer una exploració farmacològica. Tal com explica el professor Lavilla, «el fet dʼobtenir nuclis bàsics nous, com ha estat el cas dʼaquest estudi, és molt interessant per a la química mèdica, ja que pot obrir les portes a la descoberta de fàrmacs totalment innovadors». En aquest cas, el nou fàrmac tindria un valor especial perquè, segons els investigadors, es pot obtenir mitjançant una reacció multicomponent dʼun sol pas, la qual cosa significa abreujar el temps de síntesi, i en conseqüència, reduir-ne el cost de producció.
 
Els investigadors suggereixen que lʼexploració sistemàtica de reactivitat no establerta en processos prohibits formalment (reaccions impossibles) pot ser útil per descobrir noves reaccions multicomponent, atès que els passos bloquejats poden permetre la formació dʼenllaços no esperats en la mescla de reacció. «La recerca universitària ha de poder traspassar els límits i experimentar amb reaccions que no estiguin provades, encara que des dʼuna perspectiva general semblin bestieses perquè la teoria diu que són reaccions impossibles», afirma el professor Lavilla.
 
En aquest estudi també hi han participat les estudiants Sara Preciado i Esther Vicente-García, del grup del professor Rodolfo Lavilla, del Departament de Farmacologia i Química Terapèutica de la Facultat de Farmàcia de la UB i també del Parc Científic de Barcelona, i el professor F. Javier Luque i lʼestudiant Salomé Llabrés, del Departament de Fisicoquímica de la Facultat de Farmàcia i de lʼInstitut de Biomedicina de la UB. Una part dels estudis computacionals es van fer amb equips del Centre de Serveis Científics i Acadèmics de Catalunya (CESCA). El treball ha rebut finançament del Ministeri de Ciència i Innovació, la Generalitat de Catalunya i el Grup Ferrer.