La oxidación selectiva de enlaces C-H es un proceso fundamental en la química orgánica, especialmente en la síntesis de alcoholes ópticamente puros, que son compuestos clave tanto en productos naturales como en la industria farmacéutica. Desde el primer informe sobre la reacción de Kharasch-Sosnovsky en 1958, la oxidación mediada por radicales catalizada por cobre ha evolucionado como un método destacado para la oxidación selectiva de enlaces C-H en compuestos como los alquenos y alquinoss.
A pesar de los avances en este campo, las reacciones enantioselectivas reportadas hasta ahora presentan limitaciones significativas. Estas incluyen un alcance estrecho de sustratos, en particular en alquenos cíclicos simples, enantioselectividades bajas a moderadas, poca reactividad y la necesidad de utilizar excesos significativos de alquenos. Además, persiste el desafío de lograr una oxidación C-H selectiva tanto a nivel de sitio como enantioselectiva en sustratos que contienen múltiples enlaces C-H similares, una meta que los químicos orgánicos han perseguido durante más de seis décadas.
Avances en la oxidación C-H con radicales de cobre
En un estudio reciente publicado en Nature Catalysis, los profesores Lin Zhenyang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong y Liu Guosheng del Instituto de Química Orgánica de la Academia China de Ciencias, presentan un enfoque innovador. Este método utiliza un radical tert-butóxido unido a cobre (Cu(II)-bound OCR) como intermediario clave que facilita la oxidación C(sp3)-H de manera selectiva en una variedad de alquenos y alquinoss.
Los investigadores han encontrado que el uso de alcoholes que contienen flúor, como el trifluoroetanol (TFE), como disolventes es crucial para mejorar la eficiencia y selectividad de la reacción. Propusieron que el Cu(II)-bound OCR actúa como un sitio activo similar al de una enzima de cobre, tanto estructural como funcionalmente.
Según el profesor Liu, «el entorno quiral y voluminoso creado por el ligando ha dotado a este Cu(II)-bound OCR de una capacidad aumentada para la abstracción de átomos de hidrógeno, así como la habilidad para distinguir de manera precisa entre enlaces C-H similares». A diferencia del proceso predominantemente de quencheo del radical tert-butóxido libre por el catalizador Cu(I), el sistema desarrollado de Cu(II)-bound OCR permite un proceso efectivo de abstracción de átomos de hidrógeno, gracias al efecto estérico voluminoso, lo que permite una oxidación C-H altamente eficiente en presencia de sustratos C-H.
Este método demuestra un amplio alcance de sustratos, destacando su utilidad y efectividad. Alquenos y alquinoss que contienen una amplia gama de grupos funcionales pueden ser transformados en ésteres enriquecidos enantioméricamente con buenos rendimientos y excelentes enantioselectividades. Por lo tanto, moléculas bioactivas, incluidos productos naturales y fármacos, pueden ser oxidadas con alta selectividad en el sitio.
Más información:
Honggang Zhang et al, Site- and enantioselective allylic and propargylic C–H oxidation enabled by copper-based biomimetic catalysis, Nature Catalysis (2025). DOI: 10.1038/s41929-024-01276-4
