Un nuevo método para construir estructuras complejas a base de aminas utilizando la luz y la catálisis del níquel

28th marzo 2025 – Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Rubén Martín, del Instituto de Investigación Química de Cataluña (ICIQ), ha desarrollado un nuevo método químico que utiliza la luz y un catalizador de níquel para crear eficazmente estructuras moleculares complejas conocidas como arquitecturas sp3-sp3 enriquecidas con aminas. Estas estructuras son importantes en productos farmacéuticos, como candidatos a fármacos, y en otras aplicaciones químicas. El método parte de materiales ampliamente disponibles (olefinas y aziridinas racémicas), lo que lo hace más práctico y accesible.

Los investigadores desarrollaron esta técnica para abordar un reto común en la química farmacéutica: cómo producir eficazmente moléculas que contienen aminas con la estructura tridimensional adecuada. Los métodos existentes para conseguirlo requieren múltiples pasos o materiales de partida caros, lo que limita su uso. El nuevo método, que combina un catalizador de níquel con un ligando especialmente diseñado, proporciona una forma alternativa de formar estas valiosas estructuras moleculares.

Relevancia en la catálisis moderna y el desarrollo de fármacos

Las reacciones que forman enlaces carbono-carbono (C-C) entre átomos de carbono hibridados sp3 son muy valiosas en el descubrimiento de fármacos. De hecho, muchos fármacos modernos se benefician de tener una mayor proporción de carbonos sp3, ya que esto mejora varios atributos moleculares que contribuyen al éxito clínico. Aunque los químicos han desarrollado varios métodos para crear estos enlaces, todavía existen lagunas en las técnicas existentes, sobre todo cuando se trata de formar moléculas que contienen aminas enantioenriquecidas a partir de materiales de partida sencillos y fácilmente disponibles.

Este estudio, publicado en Nature Catalysis, proporciona una solución para acceder de forma rápida y fiable a aminas enantioenriquecidas mediante la formación de enlaces sp3-sp3, fusionando procesos inducidos por la luz y catálisis de níquel. La técnica utiliza olefinas tanto terminales como internas, superando una importante limitación de los métodos anteriores, por lo que resulta prometedora para su aplicación en moléculas complejas.

El papel de las aziridinas

Las aziridinas son pequeñas moléculas en forma de anillo que se utilizan desde hace mucho tiempo como bloques de construcción en química sintética. Son especialmente útiles porque su estructura permite a los investigadores introducir grupos nitrogenados manteniendo intacta la funcionalidad amínica central. Esto es una ventaja en las aplicaciones farmacéuticas, donde los grupos aminos suelen ser cruciales para la actividad biológica de un fármaco.

A pesar de su utilidad, ha sido difícil desarrollar reacciones que transformen eficazmente las aziridinas racémicas en productos enantioenriquecidos, formando al mismo tiempo arquitecturas sp3-sp3. El método desarrollado por el grupo del Prof. Martin ofrece nuevas tácticas en este campo, ampliando las aplicaciones potenciales de las aziridinas en la síntesis química.

Este método recién desarrollado proporciona una forma práctica de crear estructuras moleculares enantioenriquecidas con alta selectividad en condiciones de reacción suaves. El proceso es especialmente útil para fabricar compuestos a partir de materias primas olefínicas sencillas, y funciona incluso con olefinas internas, en las que la posición de la reacción está controlada por un proceso llamado chain-walking.

«Esperamos que las implicaciones más amplias de esta técnica fomenten investigaciones sistemáticas para un uso más prolífico de las aziridinas en escenarios enantioconvergentes para forjar arquitecturas de interés en entornos de química medicinal», declaró el Prof. Martin.

Artículo de referencia

Acoplamiento enantioconvergente sp3-sp3 fotoinducido catalizado por níquel de olefinas y aziridinas no activadas
Zhang, L.; Wang, H.; Santiago, T. G.; Yue, W.-J.; Martin, R.
Nature Catalysis, 2025
10.1038/s41929-025-01319-4