Nuevo método de intercambio de átomos aplicado a estructuras orgánicas complejas
Los químicos han logrado sustituir átomos de carbono por átomos de nitrógeno en componentes farmacéuticos: nuevas posibilidades para el diseño de fármacos
La edición de esqueletos es un enfoque moderno de la síntesis química. Mediante alteraciones precisas a nivel atómico, los investigadores pueden convertir directamente andamiajes farmacológicos existentes en nuevos compuestos biológicamente relevantes. Un equipo dirigido por el químico Armido Studer, de la Universidad de Münster, ha desarrollado una nueva estrategia basada en esta técnica para intercambiar átomos de carbono por átomos de nitrógeno ("C-to-N atom swapping"). El proceso funciona en estructuras de indol y benzofurano. Estas estructuras químicas, que contienen dos anillos moleculares formados principalmente por carbono, son componentes comunes de fármacos y productos naturales.
Ilustración de la técnica de intercambio (C: carbono; H: hidrógeno; N: nitrógeno): La figura muestra las estructuras químicas de indoles (X corresponde a N) y benzofuranos (X corresponde a O), que sirven de sustratos para la edición de esqueletos, similar a la cirugía molecular. En estas estructuras biológicamente relevantes, un átomo de nitrógeno sustituye a un átomo de carbono. Esta sustitución carbono-nitrógeno puede ir acompañada de una reestructuración del esqueleto molecular tras la eliminación del carbono y la incorporación del nitrógeno.
© AK Studer
"Esta técnica amplía el conjunto de herramientas sintéticas disponibles para la edición de esqueletos", explica el estudiante de doctorado Zhe Wang, que realizó la mayor parte del trabajo experimental. Representa un paso adelante en el desarrollo de nuevas moléculas a partir de farmacóforos establecidos, es decir, los componentes moleculares responsables de los efectos farmacológicos".
El estudio, publicado en la revista Nature, demuestra que los indoles pueden convertirse en indazoles intercambiando átomos de C por átomos de N. La transformación se realiza mediante anillos de apertura. La transformación se realiza a través de productos intermedios abiertos en anillo, a partir de los cuales también se pueden producir benzimidazoles cambiando el átomo de nitrógeno. La misma estrategia se aplica a los benzofuranos, de los que se obtienen benzisoxazoles o benzoxazoles, dependiendo de la dirección del reensamblaje estructural. Estas clases de compuestos -indazoles, benzimidazoles, benzisoxazoles y benzoxazoles- son conocidas por su actividad biológica y su amplia presencia en terapéutica y productos naturales.
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