Un enfoque sistemático al descubrimiento de catalizadores
Descubrir nuevos catalizadores es un desafío multidimensional complejo que, a menudo, requiere una amplia experimentación antes de alcanzar un resultado que lleve a alguna parte. Enfoques creativos de evaluación y experimentos de alta capacidad podrían facilitar este proceso, lo cual ayudaría a acelerar la identificación de candidatos útiles. El proyecto CAR-CHASE ayudó a un grupo de científicos financiado por la Unión Europea a aprovechar mezclas complejas de catalizadores generados in situ mediante una combinación de catálisis, química covalente dinámica, síntesis orgánica asimétrica y química verde. Se desarrollaron sistemas químicos complejos que se autoorganizan y permiten reacciones asimétricas directas de alcoholes alílicos y bencílicos en las que se genera agua como único producto intermedio. Los investigadores empezaron por desarrollar una estrategia de descubrimiento combinatorio basado en la evaluación de mezclas complejas de precatalizadores y ligandos frente a otros parámetros de reacción, lo cual permitía identificar rápidamente las condiciones con buenas posibilidades. Mediante la separación repetida de los aciertos obtenidos en sus partes componentes, los científicos pudieron identificar los que contribuían al catalizador generado in situ. La prueba de principio de este enfoque se demostró con el descubrimiento de nuevas condiciones catalíticas para reacciones catalizadas por boro y níquel. A continuación, los análisis automáticos de los posibles candidatos obtenidos mediante este proceso se utilizaron para desarrollar transformaciones de segunda generación. Los científicos tuvieron especial éxito en el desarrollo de catalizadores para utilizar directamente alcoholes en reacciones deshidratantes de generación de enlaces carbono-carbono con agua como único producto. Este conjunto de reacciones era especialmente interesante por el papel que desempeñan en la síntesis sostenible de productos químicos. Los resultados de CAR-CHASE mostraron que el uso de un enfoque sistemático a la catálisis para la síntesis orgánica puede ser eficaz para descubrir rápidamente nueva reactividad. También puede revelar nuevos efectos cooperativos mecanísticamente interesantes y ayudar a descubrir catalizadores mutuamente compatibles para el uso en secuencias en un solo procesos de transformaciones catalíticas. Este enfoque, en el que se ejecutan varias reacciones catalíticas en un solo frasco, se conoce como multicatálisis.
