La síntesis total es la síntesis química completa de una molécula compleja , a menudo un producto natural , a partir de precursores simples disponibles comercialmente. [1] [2] [3] [4] Generalmente se refiere a un proceso que no involucra la ayuda de procesos biológicos, lo que lo distingue de la semisíntesis . Un término utilizado adicionalmente, síntesis formal se refiere a la síntesis total de un intermedio publicado que desde ese punto tiene una ruta completa conocida hacia una molécula diana. Las moléculas diana pueden ser productos naturales., ingredientes activos de importancia medicinal, intermedios publicados (en cuyo caso puede considerarse una síntesis formal) o compuestos orgánicos de interés teórico.
A menudo, el objetivo es descubrir una nueva ruta de síntesis para una molécula diana para la que ya existen rutas conocidas. A veces, sin embargo, no existe una ruta y el químico desea encontrar una ruta viable por primera vez. Un propósito importante de la síntesis total es el descubrimiento de nuevas reacciones químicas y nuevos reactivos químicos . [5]
Alcance y definiciones
Existen numerosas clases de productos naturales a los que se aplica la síntesis total. Estos incluyen (pero no se limitan a): terpenos , alcaloides , policétidos y poliéteres . [6] Las dianas de síntesis total a veces se denominan por su origen, ya que son vegetales, marinos, fúngicos, etc. El término síntesis total se aplica con menos frecuencia, pero aún con precisión, a la síntesis de polipéptidos y polinucleótidos naturales. Por ejemplo, las hormonas peptídicas oxitocina y vasopresina se aislaron y sus síntesis totales se informaron por primera vez en 1954. [7] No es infrecuente que los objetivos de productos naturales presenten múltiples componentes estructurales de varias clases de productos naturales.
Objetivos
Aunque no es cierto desde una perspectiva histórica (ver la historia del esteroide cortisona ), la síntesis total en la era moderna ha sido en gran parte un esfuerzo académico (en términos de mano de obra aplicada a los problemas). Las necesidades químicas industriales a menudo difieren de los enfoques académicos. Normalmente, las entidades comerciales pueden elegir vías particulares de esfuerzos de síntesis total y gastar recursos considerables en objetivos de productos naturales particulares , especialmente si la semisíntesis se puede aplicar a fármacos complejos derivados de productos naturales . Aun así, durante décadas [8] ha habido una discusión continua sobre el valor de la síntesis total como empresa académica. [9] [10] [11] Si bien hay algunos valores atípicos, la opinión general es que la síntesis total ha cambiado en las últimas décadas, seguirá cambiando y seguirá siendo una parte integral de la investigación química. [12] [13] [14] Dentro de este cambio, se ha centrado cada vez más en mejorar la practicidad y comerciabilidad de los métodos de síntesis total. El grupo de Phil S. Baran en Scripps , un pionero notable de la síntesis práctica, se ha esforzado por crear síntesis escalables y altamente eficientes que tendrían usos más inmediatos fuera de la academia. [15] [16]
Los proyectos de síntesis total a menudo requieren una variedad de reacciones y, por lo tanto, los esfuerzos para lograr síntesis totales complejas sirven para preparar a los químicos para actividades, particularmente en química de descubrimiento farmacéutico, así como en química de procesos . En ambos casos, un conocimiento completo de las reacciones químicas y una intuición química sólida y precisa son calificaciones importantes. [ cita requerida ]
Historia
Friedrich Wöhler descubrió que una sustancia orgánica, la urea , se podía producir a partir de materias primas inorgánicas en 1828. Ese fue un hito conceptual importante en química al ser el primer ejemplo de una síntesis de una sustancia que se conocía solo como un subproducto de procesos vivos. . [2] Wöhler obtuvo urea mediante el tratamiento de cianato de plata con cloruro de amonio , una síntesis simple en un solo paso:
- AgNCO + NH 4 Cl → (NH 2 ) 2 CO + AgCl
El alcanfor era un producto natural escaso y caro con una demanda mundial. [ cuando? ] Haller y Blanc lo sintetizaron a partir de ácido alcanfor; [2] sin embargo, el precursor, el ácido canfórico, tenía una estructura desconocida. Cuando el químico finlandés Gustav Komppa sintetizó ácido canfórico a partir de oxalato de dietilo y ácido 3,3-dimetilpentanoico en 1904, la estructura de los precursores permitió a los químicos contemporáneos inferir la complicada estructura de anillo del alcanfor. Poco después, [ ¿cuándo? ] William Perkin publicó otra síntesis de alcanfor. [ relevante? ] El trabajo sobre la síntesis química total de alcanfor permitió a Komppa comenzar la producción industrial del compuesto, en Tainionkoski , Finlandia , en 1907.
El químico estadounidense Robert Burns Woodward fue una figura preeminente en el desarrollo de síntesis totales de moléculas orgánicas complejas, siendo algunos de sus objetivos el colesterol , cortisona , estricnina , ácido lisérgico , reserpina , clorofila , colchicina , vitamina B 12 y prostaglandina F-2a. . [2]
Vincent du Vigneaud fue galardonado con el Premio Nobel de Química de 1955 por la síntesis total del polipéptido natural oxitocina y vasopresina , que informó en 1954 con la mención "por su trabajo sobre compuestos de azufre de importancia bioquímica, especialmente para la primera síntesis de una hormona polipeptídica". " [17]
Otro químico talentoso es Elias James Corey , quien ganó el Premio Nobel de Química en 1990 por su trayectoria en síntesis total y por el desarrollo del análisis retrosintético .
Ejemplos de
Un clásico de la síntesis total es la síntesis total de quinina , que, antes de su síntesis total por Robert Burns Woodward y William von Eggers Doering en 1944, [18] tenía una historia de muchas síntesis parciales que abarcaron 150 años e incluyeron disputas y frustraciones. [2]
Referencias
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- ^ Descubrimiento de nuevos reactivos y metodologías sintéticas durante la síntesis de productos naturales en la era posterior a la palitoxina Ahlam M. Armaly, Yvonne C. DePorre, Emilia J. Groso, Paul S. Riehl y Corinna S. Schindler Chem. Rev., artículo ASAP doi : 10.1021 / acs.chemrev.5b00034
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- ^ Recordando a la leyenda de la química orgánica Robert Burns Woodward , "C&EN", 10/4/2017
enlaces externos
- El archivo de síntesis orgánica
- Aspectos destacados de la síntesis total
- Noticias de síntesis total
- Esquemas de síntesis total con índices de reacción y reactivo
- Problemas de reuniones de grupo en química orgánica