L’organocatalisi e le nuove frontiere della chimica | Chimici.info

L’organocatalisi e le nuove frontiere della chimica

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La maggior parte delle molecole organiche complesse esiste in natura come unico enantiomero. Le metodologie dirette alla sintesi di sostanze enantiomericamente pure rappresentano oggi uno dei campi di ricerca più avanzati nell’ambito della chimica organica.

Karl Anker Jørgensen e Søren Bertelsen dell’Aarhus University, in Danimarca, parlano dei risultati impressionanti ottenuti in questo campo. Considerate le rigorose normative in materia di prodotti farmaceutici, la sintesi degli enantiomeri, che riguarda per la gran parte principi attivi dei prodotti nell’industri farmaceutica, è un argomento di grande interesse.

Fino ad oggi, gli enzimi e i complessi di metalli di transizione hanno svolto il ruolo principale nella catalisi asimmetrica e sono tuttora considerati i migliori per una serie di trasformazioni. Recentemente, però, è entrato in scena l’organocatalisi, che promette facili procedure per sintetizzare solo gli enantiomeri d’interesse .

L’organocatalisi è un nuovo ramo della catalisi che utilizza piccole molecole organiche per accelerare processi chimici d’interesse industriale, la sua crescente importanza nel panorama delle tecnologie industriali è legata alla versatilità degli organocatalizzatori (in grado di lavorare in condizioni blande, cioè in presenza di ossigeno e di acqua nelle miscele di reazione) e alla notevole ecocompatibilità e alla bassa tossicità dei processi organocatalitici dovuta al fatto che in tali processi non vengono utilizzati metalli di transizione.

Tra i migliori organocatalizzatori vi sono le ammine secondarie il cui uso è stato introdotto da tempo, ma l’interesse per loro  è esploso a meno di un decennio fa. In particolare, fra questi, la prolina, un amminoacido naturale, che è in grado di catalizzare reazioni con sorprendenti risultati, considerando la semplicità della sua struttura. I normali substrati per molte di queste reazioni sono composti carbonilici, come le aldeidi o chetoni.

Gli organocatalizzatori hanno colpito con la loro capacità di promuovere incorporazioni stereoselettive di elementi non metallici in un gruppo carbonilico. Diversi studi si sono concentrati per chiarire i meccanismi alla base. L’interazione tra dati sperimentali e modelli teorici ha portato a sviluppare dei nuovi catalizzatori destinati ad affrontare specifici problemi che s’incontrano nella sintesi .

Considerando che prolina e, poi, altre ammine chirali secondarie si sono dimostrate insuperabili nella alfa funzionalizzazione di composti carbonilici, si sono sviluppati gli organocatalizzatori  di ottenere la beta funzionalizzazione. Ora, la maggior parte dei composti non metallici (e non alogenati) possono, di routine, essere incorporati nella posizione beta con alta stereoselettività e buone rese.

Recentemente, i chimici hanno messo a punto due nuovi metodi di attivazione: il primo è stato la gamma funzionalizzazione.  Di conseguenza, è ora possibile eseguire legami stereoselettivi C-H, N-C, C-C relativi alla posizione gamma del gruppo carbonilico. Gli altri nuovi metodi di attivazione riguardano l’alfa funzionalizzazione. Grazie all’’utilizzo di queste nuove metodologie, l’inafferrabile catalisi stereoselettiva dell’alfa-alchilazione delle aldeidi è stata raggiunta.

Con i nuovi metodi dell’organocatalisi quindi, si prospettano semplici procedure. La loro versatilità permette la realizzazione di intricati protocolli di reazione. Un esempio è l’eminente facile totale sintesi di Oseltamivir, un farmaco antivirale per il trattamento dell’influenza, utilizzando una procedura one-pot.

Diverse altre applicazioni di ammino-catalisi sottolineano ulteriormente l’importanza di questo relativamente nuovo campo di ricerca. L’organocatalisi, rimarrà un settore altamente competitivo, fornendo inaspettate e affascinanti nuove scoperte.

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