Proyectos
Nanopartículas metálicas para la activación de enlaces C-H en reacciones de intercambio H/D
Resumen
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] Más 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 significativamente o reducir su toxicidad.[4] Por lo general, este proceso se ha logrado normalmente mediante el uso de catalizadores homogéneos o heterogéneos (sólidos con partículas de tamaño micrométrico). Sin embargo, el uso de nanopartículas metálicas (MNPs) pequeñas (diámetros entre 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 nanopartículas y así poder tener mejores selectividades en reacciones de intercambio H/D a través de activaciones C-H. Una manera para conseguir esto es mediante el adecuado uso de ligandos estabilizantes de las nanopartículas. 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, y gracias a sus propiedades estereoelectrónicas únicas, los ligandos Carbeno N-Heterocíclico (NHC) son ligandos versátiles que han sido ampliamente usados en la síntesis de complejos[5] y en la funcionalización de superficies metálicas.[6-7] Durante la última década, los NHCs han demostrado ser excelentes ligandos estabilizantes de nanopartículas, permitiendo al mismo tiempo modular la actividad catalítica y la selectividad de los nanocatalizadores.[8-13] Es así que nosotros hemos reportado recientemente el uso de ligandos del tipo NHCs hidrosolubles como estabilizantes de nanopartículas de Ru[14] y Ru/Pt[15] para la deuteración enantioespecífica de L-lisina, mostrando ser catalizadores eficientes en disolución acuosa. Sin embargo, las selectividades conseguidas muestran que los metilenos en las posiciones alfa, gama y épsilon respecto del grupo amino-ácido son susceptibles de deuterar cuando sólo se usa Ru en las MNPs, mientras que la selectividad mejora cuando se dopan con Pt, encontrándose que solo hay deuteraciones en las posiciones alfa y épsilon. No obstante, al aplicar estos sistemas en otros sustratos no se obtienen altas selectividades. Siguiendo este orden de ideas, y con el fin de tener catalizadores cuyo alcance de reacción sea más amplio con buenas selectividades en el intercambio H/D, se desea emplear nanopartículas bimetálicas de Ru/Ir, debido a que el iridio ha mostrado ser un metal muy selectivo en reacciones de hidrogenación, por ejemplo. Esto indica que la transferencia de especies hidruro/deuteruro a sustratos coordinados a la superficie, paso que es importante en el proceso de intercambio H/D,[16] se puede hacer de una manera eficiente y selectiva. En este sentido, en este proyecto se propone la síntesis de nanopartículas bimetálicas de Rutenio e Iridio estabilizadas por ligandos de tipo NHC para aplicarlos como nanocatalizadores en la deuteración enantioespecífica y selectiva de aminoácidos a través de activación de enlaces C-H.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA PARA EL APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA SEDE BOGOTÁ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - 2019
Modalidad:CONVOCATORIA PARA EL APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA SEDE BOGOTÁ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - 2019
Responsable