En los últimos años, la demanda de compuestos quirales como enantiómeros puros para la manufactura de fármacos, saborizantes y agroquímicos se ha incrementado considerablemente. Dos terceras partes de los fármacos actualmente empleados son quirales y los fármacos nuevos sólo se introducen al mercado como enanitómeros puros. Tradicionalmente, los compuestos enantiopuros se preparaban ya sea por transformación de precursores enantioméricamente puros de origen natural como aminoácidos, carbohidratos o terpenos (lo que comúnmente se denomina acervo de quiralidad) o bien mediante la resolución de mezclas racémicas por métodos químicos o enzimáticos. La primera de estas dos estrategias implica el empleo de cantidades estequiométricas de un precursor adecuado de origen natural y el uso de grupos protectores. La resolución de racematos tiene la desventaja de que el rendimiento máximo nunca llega al 50% y que, a menos que el enantiómero no deseado se pueda reciclar mediante un proceso de racemización o que se le encuentre una aplicación, los procesos de resolución no son comercialmente viables. Recientemente se han realizado esfuerzos para que una resolución sea eventualmente redituable mediante la estrategia de resolución cinética dinámica, que implica un acoplamiento de la resolución cinética con un proceso de racemización in situ, con lo que los rendimientos son cercanos al 100%. Desafortunadamente hay pocos ejemplos de resoluciones cinéticas dinámicas que puedan ser escaladas a nivel comercial. Con respecto a las opciones mencionadas, la catálisis asimétrica representa una alternativa superior tanto a la estrategia de acervo de quiralidad como a las resoluciones químicas o enzimáticas, debido a que la molécula de un catalizador quiral, que es continuamente regenerado durante un proceso catalítico, puede producir un gran número de moléculas de producto quiral. De hecho los compuestos enantiopuros en la naturaleza son producidos de esta forma por transferencia de quiralidad mediante catálisis enzimática. En catálisis asimétrica, los ligantes asimétricos del tipo N2P2, N2N´2 y N2O2 desarrollados por Trost,1 White-Chen2 y Jacobsen3 respectivamente (Figura 1), son emblemáticos debido a su gran versatilidad en diferentes tipos de reacciones. Todos estos ligantes emplean diaminas quirales con simetría C2 para crear una esfera de coordinación asimétrica alrededor del metal que realiza las transformaciones químicas. Este proyecto plantea el desarrollo de una nueva generación de catalizadores asimétricos que permitan obtener altos excesos enantioméricos en la preparación de una amplia gama de compuestos quirales. Para ello se empleará el (1S,4S)-2,5-diazabiciclo[2.2.1]heptano, una diamina quiral con simetría C2 que no ha sido empleada en catálisis asimétrica. Dicha diamina se obtiene a partir de la trans-4-hidroxi-(S)-prolina, y representa un candidato ideal para la preparación de ligantes quirales para obtener complejos de metales de transición. La ruta sintética ha sido reportada por el corresponsable del proyecto, cuya amplia experiencia en síntesis orgánica nos permitirá desarrollar la preparación de diversos derivados del diazabiciclo con grupos donadores como fosfinas, piridinas y fenoles. Aprovecharemos asimismo la experiencia del responsable en química de coordinación para obtener los complejos metálicos que serán empleados como catalizadores asimétricos. Es importante mencionar que una de las prioridades en el desarrollo del proyecto será la formación de recursos humanos, de manera que la participación de alumnos de nivel licenciatura y posgrado les permita familiarizarse y profundizar en aspectos teóricos y experimentales del tema de investigación planteado.

En términos generales este proyecto contribuirá al desarrollo de la síntesis asimétrica, en particular en las áreas de la catálisis asimétrica y la química de coordinación, campos de importancia tanto desde un punto de vista científico como tecnológico. A través de la síntesis de nuevos compuestos derivados de un diazabiciclo quiral, desarrollaremos una nueva generación de ligantes con simetría C2 ideales con para la obtención de complejos metálicos. Dependiendo de la identidad del metal de transición, contaremos con complejos con potencial actividad en diferentes tipos de reacciones catalíticas. Además, la presencia de los ligantes quirales en la esfera de coordinación de los metales nos permitirá probar el grado de inducción asimétrica de los potenciales catalizadores en reacciones con sustratos proquirales. La versatilidad del método sintético de los ligantes quirales nos permitirá modificar el diseño de los mismos, con la finalidad de modular la reactividad y la actividad de los complejos en las reacciones catalíticas. Podremos asimismo preparar complejos con prácticamente todos los metales de transición, lo cual nos permitirá comparar las propiedades catalíticas de cada sistema. Contribuiremos de ésta manera a dilucidar los factores que controlan la inducción asimétrica en sistemas catalíticos que pueden ser adaptados a la preparación de compuestos orgánicos finos de alta complejidad y alto valor agregado.