Químicos de la Universidad de Minnesota han desarrollado un compuesto químico complejo que podría revolucionar la medicina, la agricultura y la electrónica, superando un desafío que ha persistido durante más de un siglo.
El uso de estas moléculas puede tener impactos significativos en la agricultura, la industria farmacéutica y la electrónica.
Químicos de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de Twin Cities de la Universidad de Minnesota han sintetizado con éxito un compuesto químico altamente reactivo que eludió a los científicos durante más de 120 años. Este avance puede allanar el camino para el desarrollo de tratamientos farmacológicos innovadores, productos agrícolas más seguros y mejores productos electrónicos.
Durante décadas, los investigadores han estado investigando moléculas llamadas N-heteroarenos, que son compuestos químicos en forma de anillo que contienen uno o más átomos de nitrógeno. Las moléculas bioactivas con un núcleo de N-heteroareno se utilizan ampliamente para muchas aplicaciones medicinales, productos farmacéuticos, pesticidas y herbicidas que salvan vidas, e incluso en electrónica.
«Si bien la persona promedio no piensa en los heterociclos a diario, estas moléculas únicas que contienen nitrógeno tienen una aplicación generalizada en todos los aspectos de la vida humana», dijo Courtney Roberts, autora principal del estudio y senior en el Departamento de la Universidad de Minnesota. de Química. Profesor Asistente que ocupa el cargo de Profesor 3M Alumni.
Desafíos en el análisis químico
Estas moléculas son muy buscadas por muchas industrias, pero son extremadamente difíciles de producir para los químicos. Las estrategias anteriores han podido apuntar a estas moléculas específicas, pero los científicos no han podido crear una secuencia de estas moléculas. Una razón es que estas moléculas son altamente reactivas. Son tan activos que los químicos han utilizado modelos computacionales para predecir que son imposibles de fabricar. Esto ha planteado desafíos durante más de un siglo y ha impedido encontrar una solución para la creación de esta sustancia química.
«Lo que pudimos hacer fue impulsar estas reacciones químicas con equipos especiales y al mismo tiempo eliminar elementos que normalmente se encuentran en nuestro entorno», dijo Jenna Homke, estudiante de posgrado en química de la Universidad de Minnesota y autora principal del artículo. “Afortunadamente, tenemos las herramientas para hacerlo en la Universidad de Minnesota. Realizamos los experimentos bajo nitrógeno, en una caja de guantes con cámara cerrada, lo que crea un ambiente químicamente inerte para probar y transportar muestras.
Este gráfico muestra el compuesto químico que el equipo de químicos pudo descubrir. Crédito: Grupo Roberts / Universidad de Minnesota
Estos experimentos se lograron mediante catálisis organometálica: la interacción entre metales y moléculas orgánicas. La investigación requiere la colaboración entre químicos orgánicos e inorgánicos. Esto es algo común en la Universidad de Minnesota.
«Pudimos resolver este desafío de larga data porque el Departamento de Química de la Universidad de Minnesota es único en el sentido de que no tenemos divisiones formales», añadió Roberts. «Esto nos permite reunir un equipo de expertos en todos los campos de la química, que fue una parte importante para completar este proyecto»
Después de presentar el compuesto químico en este artículo, el siguiente paso será simplificar el proceso de síntesis para que esté ampliamente disponible para los químicos en muchos campos. Puede ayudar a resolver problemas importantes, como prevenir la escasez de alimentos y tratar enfermedades para salvar vidas.
Cita: «La unión de níquel permite el aislamiento y la reactividad de 7-aza-2,3-indolinas previamente inaccesibles» Jenna N. Heimke, Roman J. Bailey, Erin A. Plask, Salvo S. Kargbo, Annabelle K. Ansel y Courtney C. Por Roberts, 25 de abril de 2024, ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adi1606
Junto con Roberts y Humke, el equipo de investigación de la Universidad de Minnesota incluyó al investigador postdoctoral Roman Bailey, los estudiantes graduados Erin Plask, Salvo S. Krugbo y la ex investigadora postdoctoral Annabel Ansel.
Este trabajo fue realizado principalmente por el Fondo.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias. La financiación también provino de cuatro becas de investigación para graduados patrocinadas por la Universidad de Minnesota y fondos iniciales proporcionados por el Departamento de Química.
