Organocatálisis

Los organocatalizadores son una alternativa de bajo costo y baja toxicidad a los metales de transición, y cuando se comparan con las enzimas, se sintetizan y obtienen más fácilmente.

La organocatálisis involucra pequeñas moléculas orgánicas que interactúan con las especies químicas para acelerar las reacciones sin ser consumidas.

Este video ilustrará los principios de la organocatálisis, un procedimiento que demuestra una reacción catalizada por enamina y algunas aplicaciones de la organocatálisis.

Los organocatalizadores se pueden clasificar por sus interacciones con las moléculas reactivas. En las interacciones covalentes, los catalizadores forman un intermediario reactivo a través de un enlace covalente transitorio en un paso denominado activación. Estos compuestos activados luego proceden a reaccionar aún más. El proceso se completa con la recuperación de la molécula de organocatálisis.

Las bases de Lewis, compuestos que suelen ser donantes de electrones, son el tipo más común de organocatalizador debido a su versatilidad. Por ejemplo, los catalizadores de enamina mejoran la nucleofilicidad, lo que permite la alquilación selectiva y las reacciones aldólicas. El iminio, otro catalizador a base de aminas, se utiliza para mejorar la electrofilicidad de los reactivos para promover adiciones o cicloadiciones.

Estos catalizadores también pueden seleccionar productos específicos de estereoisómeros en un proceso conocido como catálisis asimétrica. Uno de los primeros ejemplos de esto fue una reacción aldólica catalizada por prolina, un aminoácido quiral.

La prolina se une covalentemente a una cetona, liberando agua y generando una enamina quiral. Esto da como resultado un nucleófilo más fuerte que inicia una reacción aldólica estereoselectiva. La reacción que se muestra en este ejemplo es importante para la producción de precursores para la síntesis de esteroides.

Ahora que hemos cubierto los principios de la organocatálisis, echemos un vistazo a un procedimiento para una reacción aldólica catalizada por (S)-prolina.

Primero, lleve los reactivos y la cristalería a la campana extractora. Añada los reactivos a un matraz de fondo redondo de 20 ml con una barra de agitación magnética. Luego, revuelva la mezcla a 35 ? C durante 30 minutos.

A continuación, añada 105 mg de 3-buten-2-ona gota a gota a la mezcla, manteniendo la temperatura. Deje que la reacción se remueva durante una semana a 35 °C.

Después de que haya pasado una semana, enfríe la reacción a temperatura ambiente y luego enfríela agregando aproximadamente 5 mL de cloruro de amonio acuoso saturado.

A continuación, extraiga la capa acuosa añadiendo 30 mL de éter dietílico. Separe las capas orgánicas y acuosas mediante el uso de un embudo separador.

Luego, lave las capas orgánicas con una solución saturada de cloruro de sodio y seque con sulfato de magnesio anhidro. Después, retire el sulfato de magnesio de la solución mediante filtración.

A continuación, concentre el producto mediante evaporación rotativa. Por último, purificar el residuo obtenido mediante cromatografía en columna.

El producto obtenido ahora se puede analizar utilizando RMN 1H

La RMN de protones del producto se utiliza para analizar e identificar los picos de la cetona de Wieland-Miescher. El compuesto tiene un total de 14 hidrógenos. El singlete de campo descendente a 5,85 ppm es característico del alqueno hidrógeno a y se integra a 1. Los múltiplos de alcanos b, c, d y e se encuentran en sus turnos típicos que oscilan entre 2,78 y 1,65 ppm, integrándose en un total de 10 hidrógenos. Por último, el grupo metilo f es el singlete más alto con un desplazamiento de 1,45 ppm con una integración de 3 hidrógenos.

Ahora que hemos visto un procedimiento de organocatálisis, veamos algunas aplicaciones

La organocatálisis asimétrica se ha convertido en un proceso indispensable para la síntesis de compuestos farmacéuticos. Un ejemplo es la producción de (S)-warfarina, un anticoagulante utilizado para tratar los coágulos de sangre. En el pasado, su síntesis se basaba en la resolución quiral, mediante cristalización o cromatografía, a partir de mezclas racémicas. Este proceso dio como resultado rendimientos de alrededor del 19%. Con la ayuda de un catalizador quiral orgánico, el proceso de resolución quiral derrochador se ha reemplazado por una síntesis que logra rendimientos del 99%.

Los líquidos iónicos son sales que normalmente existen en estado líquido a temperatura ambiente. Los líquidos iónicos están ganando atención en muchos campos de investigación, incluida la organocatálisis. EMIMAc es un ejemplo de un compuesto que tiene cationes y aniones orgánicos. En esta aplicación se utiliza como catalizador en una síntesis estereoselectiva. La alta estabilidad, baja volatilidad y no inflamabilidad de los líquidos iónicos los convierten en un medio de reacción seguro y adecuado para el reciclaje.

Acabas de ver el vídeo de JoVE sobre la organocatálisis. Este video cubrió la organocatálisis, un procedimiento general y algunas aplicaciones. ¡Gracias por mirar!