La activación de enlaces C-H a través de la coordinación de enlaces sigma ha crecido en los últimos treinta años como una herramienta importante en la funcionalización de hidrocarburos.[1] Específicamente, la deuteración de moléculas orgánicas a través de la activación de enlaces C-H es atractiva debido a que es un proceso directo que no requiere de pasos intermedios que pueden conllevar al detrimento de la reacción.[2] Adicionalmente, los compuestos marcados isotópicamente con deuterio son de gran interés en ciencias de la vida[3] ya que los efectos cinéticos isotópicos pueden mejorar las propiedades farmacocinéticas y de esta manera desarrollar nuevos fármacos.[4] Este proceso se ha logrado normalmente mediante el uso de catalizadores homogéneos o heterogéneos. Sin embargo, el uso de nanopartículas (NPs) metálicas pequeñas (1-3 nm) ha conllevado a la comunidad científica a interesarse por ellas debido a que han mostrado ser altamente eficaces en esta clase de procesos. No obstante, en varios casos no se consiguen buenas selectividades en la reacción, lo que conlleva a un estudio sistemático para tener control en la reactividad de las NPs y así poder tener mejores selectividades en reacciones de intercambio H/D. Una manera para conseguir esto es mediante el adecuado uso de ligandos estabilizantes de las NPs. Estos no solo dan estabilidad a dichos tamaños nanométricos, sino que, al estar coordinados a la superficie de las MNPs, les brindan distintas propiedades como solubilidad y reactividad, las cuales pueden mejorar la actividad y selectividad en un proceso. En este sentido, los ligandos Carbeno N-Heterocíclico (NHC) son moléculas versátiles que han sido ampliamente usadas en la síntesis de complejos[5] y en la funcionalización de superficies metálicas.[6-7] Los NHC han demostrado ser excelentes estabilizantes de NPs, permitiendo modular la actividad y la selectividad de los nanocatalizadores.[8-13] Es así que nosotros hemos reportado recientemente el uso de ligandos del tipo NHC hidrosolubles como estabilizantes de NPs de Ru[14] y Ru/Pt[15] para la deuteración enantioespecífica de L-lisina, mostrando ser catalizadores eficientes en disolución acuosa, siendo más selectivos los bimetálicos. Adicionalmente, y con el ánimo de llevar a cabo reacciones de deuteración más selectivas en compuestos aromáticos, reportamos el uso de NPs bimetálicas de Ru/Ir[16] estabilizadas por ligandos NHC, encontrándose un efecto sinérgico de cada metal en el desempeño catalítico. Estas NPs deuteraron varias posiciones de 2-fenilpiridina sin presentarse la reducción de anillos catalizada por Ru, usualmente. No obstante, al aplicar este sistema en sustratos aromáticos de interés biológico como los aminoácidos, no se obtuvieron buenos resultados.
Es así que surge la necesidad de explorar otros metales que permitan catalizar el intercambio H/D de manera selectiva en aminoácidos aromáticos. En este sentido, NPs de paladio resultan ser atractivas para este tipo de transformaciones donde se ha demostrado que sistemas estabilizados con 4-dimetilaminopiridina (D-MAP)[17] o polivinilpirrolidona (PVP)[18-19] son capaces de deuterar compuestos aromáticos nitrogenados. Sin embargo, estos estabilizantes no confieren buena estabilidad coloidal a las nanopartículas conduciendo a que estos sistemas no presenten altas actividades catalíticas. En contraparte, el uso de mejores estabilizantes en NPs de Pd como los ligandos NHC podría conducir a la mejora de estos catalizadores. Sin embargo, hasta la fecha no se han reportado NPs de Pd estabilizadas con ligandos NHC que permitan realizar deuteraciones en diferentes moléculas. Es así que en este proyecto se plantea la síntesis de NPs de Pd estabilizadas por ligandos NHC lipo e hidrosolubles con el objetivo de evaluar su desempeño catalítico en sustratos aromáticos nitrogenados de interés como 2-fenilpiridina, L-fenilalanina, L-tirosina y L-histidina. |