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Química orgánica sin metales

Los procesos químicos de síntesis no han alcanzado los niveles de selectividad y eficiencia logrados con los procesos enzimáticos, pero esta situación cambiará gracias a los esfuerzos de un grupo de científicos financiados por la Unión Europea.
Química orgánica sin metales
El proyecto M-FOOS (Metal-free oxidants in organic synthesis) desarrolló una nueva estrategia de química orgánica con compuestos a base de carbono y sin metales. Los mecanismos aplicados para alcanzar las transformaciones oxidativas más importantes cambiaron drásticamente con estos compuestos, y en consecuencia éstas resultaron más potentes y fáciles de utilizar.

Los reactivos de iodo hipervalente son muy utilizados en síntesis orgánica pues sus propiedades químicas son análogas a las de los complejos de metales de transición. En condiciones similares, pueden emplearse como sustituyentes más seguros y menos tóxicos de los oxidantes de metales pesados. Así, el proyecto M-FOOS estudió los reactivos de iodo hipervalente y sus posibles aportaciones a los procesos de síntesis orgánica.

Los científicos desarrollaron una técnica catalítica simple pero eficaz para la dimerización del estireno utilizando el disolvente hexafluoroisopropanol (HFIP) que permite formar rápidamente ciclobutanos tetrasustituidos asimétricos. El HFIP se emplea como aditivo para mejorar o alterar la selectividad de algunas reacciones importantes.

Se demostró mediante experimentos electroquímicos que la reactividad mejorada del iniciador diacetato de feniliodo (III) (PIDA) en el HFIP se debe a que este disolvente fluorado presenta mayor capacidad oxidante. En el HFIP, la reactividad de PIDA es similar, o incluso mejor, que la de su análogo fluorado bis(trifluoroacetato) de feniliodo (III) (PIFA). Este resultado se contrapone al enfoque tradicional de que el fluoroalcohol puede estabilizar un catión radical formado por la transferencia de un electrón.

Mediante resonancia magnética nuclear (RMN) se observó la formación de un fuerte aducto con enlace de hidrógeno entre el disolvente y el reactivo oxidante. Se obtuvieron otras pruebas con el efecto Overhauser nuclear (nOe) y experimentos de espectroscopia de orden de difusión. Confirmaron la existencia de una especie con enlace de hidrógeno mezclando el donante de hidrógeno HFIP y el aceptor de hidrógeno PIDA.

El compuesto químico tetróxido de osmio (OsO4) ofrece muchas aplicaciones, incluyendo la dihidroxilación sin de alquenos, a pesar de su toxicidad y de la rareza del osmio. Los científicos estudiaron este problema investigando un nuevo procedimiento de dihidroxilación sin metales en base al 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-iloxilo (denominado comúnmente TEMPO). Ello condujo a un nuevo proceso que utilizó TEMPO y un nucleófilo externo (o, en su ausencia, el disolvente).

Los resultados de M-FOOS repercutirán significativamente en el campo de la química orgánica a nivel internacional. Es particularmente interesante para la academia y las empresas farmacéuticas y químicas que ambicionan desarrollar tecnologías más sostenibles.

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Palabras clave

M-FOOS, reactivos de iodo hipervalente, hexafluoroisopropanol, diacetato de feniliodo(III) iniciador, bis(trifluoroacetato) de feniliodo (III)
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