Nuevos modos de reactividad de N-heterociclos coordinados a fragmentos metálicos

La generación, el almacenamiento y el consumo de energía desde un enfoque más sostenible, y la necesidad de agentes terapéuticos más eficientes y menos agresivos, necesitan que la ciencia básica lleve a cabo el desarrollo de nuevas moléculas funcionales con variedad de aplicaciones, tales como materiales fotoprotectores, catalizadores para la transformación de CO₂ en combustibles y productos útiles, y fármacos antitumorales más selectivos con menos efectos secundarios indeseables. En el pasado, la mayoría de las moléculas funcionales eran compuestos puramente orgánicos. Sin embargo, la mayoría de los enfoques contemporáneos se basan en metales de transición unidos a grupos orgánicos o moleculares, llamados ligandos. Este proyecto tiene como objetivo aplicar nuevos patrones de reactividad, descubiertos recientemente por nuestro grupo, a la generación de nuevas series de dichos materiales funcionales. Muchos ligandos contienen N-heterociclos tales como piridinas, imidazoles o triazoles, que también están presentes en muchos otros productos naturales y no naturales. Estos heterociclos son muy estables, y la modificación selectiva de sus estructuras, que permite un ajuste fino de las propiedades de las moléculas funcionales que los contienen, plantea un desafío significativo. La forma tradicional de preparar moléculas funcionales metálicas requerían la preparación independiente de los ligandos mediante los métodos convencionales de síntesis orgánica, que a menudo implicaban varias reacciones y etapas de purificación, un rendimiento global bajo y una generación de residuos significativa, y posteriormente, como otro paso independiente, la coordinación del fragmento del metal de transición. En nuestro grupo hemos encontrado que la la coordinación al centro metálico hace posibles transformaciones eficientes y sin precedentes de los ligandos. De hecho, la coordinación de dos ligandos al mismo metal ha dado lugar, frecuentemente,  al acoplamiento de ambos mediante una ruta sintética limpia y selectiva, generando un ligando nuevo de mayor complejidad. En otros casos, la coordinación al metal desencadena nuevos patrones de reactividad desconocidos para las moléculas no coordinadas. En particular, nos proponemos como objetivo realizar transformaciones selectivas de ligandos tales como 2,2-bipiridina y sus análogos en condiciones suaves de reacción (es decir, que no requieren largos tiempos de reacción, altas temperaturas o grandes excesos de reactivos). Este ligando, el más ampliamente utilizado en todas las áreas de la química metalorgánica, una vez coordinado a metales de transición, era considerado notoriamente inerte. Por ello, nos pareció de gran interés encontrar varias reacciones que permitieron su modificación de forma previamente desconocida.

Los carbenos N-heterocíclicos (NHC) han sido uno de los ligandos con más impacto de la química contemporánea de iones. En este proyecto, planteamos desarrollar la síntesis de ejemplos seleccionados de complejos NHC de metales de transición a partir de los correspondientes complejos con imidazoles y triazoles, que son ligandos muy estables y bien conocidos. Se espera que nuestros resultados generen nuevas familias de ligandos NHC y proporcionen rutas sintéticas más eficientes para la preparación de sus complejos. Además, la aplicación de técnicas y análisis computacionales de última generación nos permitirá estudiar in silico la interacción de algunos de nuestros complejos metálicos con biomoléculas de particular interés.