La presente investigación describe un protocolo de síntesis de chalconas con gran eficiencia y altamente respetuoso con el medio ambiente. La ausencia total de disolventes y el uso de un catalizador no contaminante y radiación microondas, permite la reducción de costes y subproductos no deseados en la obtención de estos compuestos de alto interés farmacológico.
Las chalconas (1,3-diaril-2-propen-1-ona) son moléculas relativamente sencillas, constituidas por un sistema de dos anillos, aromáticos o heteroaromáticos, unidos por tres átomos de carbono, que forman un sistema carbonílico α,β-insaturado.
Son un importante grupo de productos naturales, presente en muchas plantas comestibles y que sirven de precursores a otras familias más conocidas, como los flavonoides e isoflavonoides. Además, han mostrado un amplio espectro de actividades biológicas, tales como antitumoral, antimalárica, antifúngica, antiinflamatoria, antioxidante y anti VIH, entre otras. Las chalconas también han sido empleadas numerosas veces como intermedios en la síntesis de compuestos heterocíclicos con diversas actividades farmacológicas.
El objetivo de nuestro trabajo ha sido el desarrollo de un protocolo altamente respetuoso con el medio ambiente y compatible con una amplia variedad de sustituciones sobre los anillos aromáticos y heteroaromáticos. El método más sencillo para la síntesis de chalconas se basa en la reacción conocida como condensación de Claisen-Schmidt, a partir de aldehídos aromáticos (o heteroaromáticos) y aril (o heteroaril) metil cetonas. Para ello se han conjugado varias de las características de los procesos más respetuosos con el medio ambiente.
La necesidad de emplear disolventes orgánicos volátiles en los procesos sintéticos actuales constituye una de las mayores fuentes de contaminación por las industrias química y farmacéutica. En este sentido, nuestro proceso es interesante porque se lleva a cabo en ausencia de disolventes y, en la mayor parte de los casos, requiere únicamente un lavado de la arcilla con etanol y una re-cristalización en el mismo disolvente para proporcionar los productos deseados.
Además se emplea un catalizador no contaminante (una arcilla de carácter ácido) y el aporte de energía a la reacción se realiza mediante irradiación con microondas. Por otro lado, la condensación aldólica posee un alto grado de economía atómica, ya que solo genera agua y metanol como productos secundarios. Todo ello encuadra nuestra investigación dentro de la química sostenible y de economía atómica, las cuales en general conducen a un menor coste tanto desde el punto de vista medioambiental como económico.
En este trabajo hemos conseguido agrupar un buen número de herramientas que dotan de mayor sostenibilidad a la reacción, para desarrollar un proceso mejorado de síntesis de chalconas. Dicho proceso permite la presencia de un gran número y variedad de grupos funcionales. Se describe la síntesis de 42 compuestos, lo que demuestra la generalidad de la metodología empleada y, además, obteniendo buenos rendimientos.
Desde el punto de vista del sector industrial, el proceso que presentamos destaca por su sencillez operacional y por la facilidad para optimizar los parámetros de reacción, además de la ausencia de productos secundarios de reacción, salvo agua y metanol, y de residuos formados por disoluciones de carácter ácido o básico. Por otro lado el empleo de catalizadores sólidos, como las arcillas ácidas, otorgan a esta metodología un buen punto de partida para desarrollar un proceso en continuo. El empleo de calentamiento por irradiación por microondas permite disminuir los tiempos de reacción y aumentar los rendimientos, frente al tradicional calentamiento por convección.
Juan Francisco González
juanfrangn@farm.ucm.es
Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Universidad Complutense de Madrid
José Carlos Menéndez
josecm@farm.ucm.es
Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica, Universidad Complutense de Madrid
Referencia
“Montmorillonite Clay-Promoted, Solvent-Free Cross-Aldol Condensations under Focused Microwave Irradiation” MOLECULES. 2014, 19(6): 7317-7326. Rocchi, D.; González, J.F.; Menéndez, J.C.
