Ciencias Moleculares

Química Orgánica y Biológica

Somos un grupo de investigación que trabaja en el área de la química orgánica y nuestro ethos es el diseño y desarrollo de nuevos métodos de construcción molecular sostenible y eficiente.

Líneas de investigación: Catálisis: diseño e implementación de sistemas organocatalíticos sostenibles y eficientes basados en el concepto de “un buen nucleófilo genera una base fuerte”. Nuevos modelos de generación de reactividad química. Reactividad: diseño e implementación de metodologías sintéticas orientadas a la generación de diversidad estructural. Concepto de plataformas moleculares pluripotentes. Complejidad: diseño e implementación de procesos dominó eficientes y sostenibles para la generación de complejidad química.

Perfil del grupo Química Orgánica y Biológica en Digital.CSIC.

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QOB
Presentación

Nuestro grupo desarrolla su investigación utilizando la síntesis orgánica como eje de innovación y la organocatálisis y la química dominó (procesos cascada) como vehículos para su desarrollo.

Estamos interesados en el diseño e implementación de nuevas metodologías dominó para el acceso a moléculas de pequeño tamaño con relevancia química y/o biológica (nuevas entidades químicas), o a motivos estructurales de cierta complejidad estructural/funcional para su estudio farmacológico (descubrimiento y desarrollo de fármacos), para su uso como prototipo de sonda química (química biológica) o simplemente como bloque de construcción molecular para uso en síntesis orgánica (química fina).

En los últimos años hemos desarrollado una metodología dominó basada en el reagrupamiento de Claisen propargílico de éteres propargílicos vinílicos que nos ha permitido acceder a un número importante de esqueletos moleculares de una manera rápida e instrumentalmente sencilla, y de manera compatible con los protocolos de la síntesis orientada a la diversidad. Un aspecto importante de nuestra metodología es su capacidad innovadora.

En los últimos años hemos desarrollado un programa de diseño e implementación de reacciones multicomponente (reacciones dominó con más de dos componentes) asimétricas y organocatalíticas en agua. Como motivo para la transferencia de quiralidad utilizamos interacciones no covalentes catalizador quiral-sustrato (o intermedio activo) compatibles con la presencia de agua.

Todas nuestras moléculas son ensayadas en busca de actividad biológica y en especial, actividad antitumoral.

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Complejidad

Los procesos dominó, debido a su particular forma de realizar la construcción molecular a partir de materiales sencillos, constituyen excelentes candidatos para la generación de complejidad química a través de reacciones químicas instrumentalmente simples. 

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Reactividad

En estrecha analogía con las células pluripotentes, definimos las plataformas pluripotentes como un conjunto mínimo de funciones orgánicas interconectadas capaces de dar lugar a más de un resultado químico.

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Catálisis

Hemos desarrollado sistemas catalíticos basados en el principio de que un buen nucleófilo genera una base fuerte. El uso de este concepto permite la generación in situ de una cantidad catalítica de una base fuerte, evitando la necesidad de preformar la base en un paso de reacción previo para preservar la integridad de los grupos funcionales sensibles a la base presentes en el medio.

Nueva Metodología para la Construcción Molecular Modular y Orientada a la Diversidad

Año:2019
Director del trabajo:

Universidad de La Laguna

Estudiante:

David González Cruz

Tipo:Máster y TFG

1,4-Diinos terciarios activados. Nuevas plataformas para la generación de complejidad y diversidad estructural

Año:2019
Director del trabajo:

Universidad: La Laguna

Estudiante:

Sara López Tosco

Tipo:Máster y TFG

Síntesis Estereoselectiva de Moléculas Bioactivas a Partir de Carbohidratos

Año:2019
Director del trabajo:

Universidad de La Laguna

Estudiante:

Quírico Alejandro Castillo Perdomo

Tipo:Máster y TFG

Nuevas Metodologías Sintéticas Orientadas a la Diversidad

Año:2019
Director del trabajo:

Universidad de La Laguna

Estudiante:

Alicia Santos Expósito

Tipo:Máster y TFG

1-4-DIÍNOS ACTIVADOS: PLATAFORMAS PARA LA GENERACIÓN DE DIVERSIDAD

Año:2019
Director del trabajo:

Fernando García Tellado y David Tejedor

Estudiante:

Sara López Tosco

Tipo:Tesis doctoral

Master de Investigación en Química. Intensificación Química Orgánica

Año:2019
Director del trabajo:

Facultad de Química

Estudiante:

Gabriela Méndez Abt

Tipo:Máster y TFG

Nuevas Metodologías Sintéticas Orientadas a la Diversidad

Año:2019
Director del trabajo:

Fernando García Tellado, Pedro de Armas y David Tejedor

Estudiante:

Alicia Santos Expósito

Tipo:Tesis doctoral

Éteres propargílicos vinílicos: plataformas para la generación de diversidad estructural

Año:2019
Director del trabajo:

Fernando García Tellado y David Tejedor

Estudiante:

Leandro Cotos Muñoz

Tipo:Tesis doctoral

Reconocimiento Molecular: Diseño y Síntesis de una Nueva Familia de Módulos Estructurales. Síntesis Radicalaria de Carbociclos en Medios no Reductivos. Síntesis Formal de la (+)-Preusina: Un Nuevo Acceso A Pirrolidinas Quirales

Año:2019
Director del trabajo:

Fernando García Tellado, Pedro de Armas

Estudiante:

Juana Robles Caycho

Tipo:Tesis doctoral

Reacciones Multicomponente en Agua

Año:2019
Director del trabajo:

Fernando Garcí­a Tellado y Pedro de Armas

Estudiante:

Fabio Cruz Acosta

Tipo:Tesis doctoral

Máster de Investigación en Química. Intensificación Química Orgánica

Año:2019
Director del trabajo:

Facultad de Ciencias Químicas

Estudiante:

Leandro Muñoz Cotos

Tipo:Máster y TFG

Propargyl Vinyl Ethers: Synthetic Applications

Año:2019
Director del trabajo:

Fernando Garcí­a Tellado y David Tejedor

Estudiante:

Gabriela Méndez Abt

Tipo:Tesis doctoral

Master en Biomedicina, Especialidad en Diseño y Desarrollo Preclínico de Fármacos

Año:2019
Director del trabajo:

Interdepartamental

Estudiante:

Fabio Cruz Acosta

Tipo:Máster y TFG
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MINECO

Síntesis orgánica bajo el paradigma de sostenibilidad

Investigador principal:

Fernando García Tellado

Estado:

Finalizado

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MINECO

Síntesis orgánica bajo el paradigma de la sostenibilidad

Investigador principal:

Fernando García Tellado

Estado:

Finalizado

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MINECO

Síntesis de pequeñas moléculas para cartografíar la bioactividad en el espacio químico

Investigador principal:

Fernando García Tellado

Estado:

Finalizado

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Ministerio de Ciencia e Innovación

Desarrollo de nuevos procesos catalíticos dirigidos a la síntesis de moléculas bioactivas

Investigador principal:

Fernando García Tellado

Estado:

Finalizado

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MEC

Construcción eficiente de elementos estructurales privilegiados: aplicación a la síntesis de cabezas de serie biológicos y nuevos receptores moleculares

Investigador principal:

Fernando García Tellado

Estado:

Finalizado

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cancer

Diseño, desarrollo y aplicación de procesos dominó y multicomponente a la síntesis de nuevos antitumorales

Investigador principal:

Fernando García Tellado

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Estudios estructurales y sintéticos de éteres cíclicos bioactivos de origen marino

Investigador principal:

Fernando García Tellado

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Síntesis estéreoselectiva de productos naturales y análogos con actividad biológica en sus formas enantioméricas

Investigador principal:

Fernando García Tellado

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Productos naturales y sintéticos con actividades anticancerígenas, anticolesterolémicas y como revertidores de multiresistencia de fármacos

Investigador principal:

Antonio González González

Estado:

Finalizado

Publicaciones destacadas

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Stereodiversified Modular Synthesis

Stereodiversified Modular Synthesis of Non‐planar Five‐Membered Cyclic N‐Hydroxylamidines: Reactivity Study and Application to the Synthesis of Cyclic Amidines

A modular, stereodiversified and scalable synthesis of 5‐membered cyclic N‐hydroxylamidines endowed with three contiguous stereogenic centres is reported. The synthesis utilizes 2‐cyano‐3‐aryl‐4‐nitro‐alkynoates as key building blocks, which are provided by a novel 3‐component Knoevenagel ‐Michael addition manifold carried out as an aqueous emulsion (on water). The key building blocks are obtained as separable mixtures of two series of diastereomers: 2,3,4‐syn,syn and 2,3,4‐syn,anti. Both series were separately transformed into the corresponding 5‐membered 3,4,5‐trisubstituted N‐hydroxylamidines by a tandem hydrogenation cyclization reaction (stereodiversification phase). These N‐hydroxylamidines are functionalized at C3‐methinic position of the ring (alpha to the amidine function) by a robust and unprecedented N‐amidinoxyl radical‐mediated auto‐oxidation process (hydroxylation), or by a diastereoselective enamine‐based C−C bond forming manifold (creation of an all‐carbon quaternary centre). The outcome of the latter is biased by the relative disposition of substituents in the ring, affording C3‐quaternized 5‐membered cyclic N‐hydroxylamidines or 2,9‐diazabicyclo[4.3.0]non‐1‐en motives. Finally, the Ti(III)‐reduction of these quaternized N‐hydroxylamidines generates the corresponding amidines in excellent yields.

Prieto-Ramírez, Mary Cruz; Fernández, Israel; Da Silva, Ivan; González-Platas, Javier; Armas, Pedro de; García-Tellado, Fernando

Advanced Synthesis and Catalysis 360(22): 4362-4371 (2018)
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Synthesis and Utility of 2,2-Dimethyl-2H-pyrans

Synthesis and Utility of 2,2-Dimethyl-2 H-pyrans: Dienes for Sequential Diels-Alder/Retro-Diels-Alder Reactions

The practical use of 2,2-dimethyl-2H-pyrans as electron-rich dienes in sequential Diels−Alder/retro-Diels−Alder (DA/rDA) domino processes to generate aromatic platforms has been demonstrated. Different polysubstituted alkyl 2-naphthoates have been synthesized by the DA/rDA reaction of benzynes and 2,2-dimethyl-2H-pyrans. The use of other activated alkynes allows the access of substituted alkyl benzoate derivatives.

Tejedor, David; Díaz-Díaz, Abián; Diana-Rivero, Raquel; Delgado-Hernández, Samuel; García-Tellado, Fernando

Organic Letters 20: 7987-7992 (2018)
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Integrative Pericyclic Cascade

Integrative Pericyclic Cascade: An Atom Economic, Multi C−C Bond‐Forming Strategy for the Construction of Molecular Complexity

An all‐pericyclic manifold is developed for the construction of topologically diverse, structurally complex and natural product‐like polycyclic chemotypes. The manifold uses readily accessible tertiary propargyl vinyl ethers as substrates and imidazole as a catalyst to form up to two new rings, three new C−C bonds, six stereogenic centers and one transannular oxo‐bridge. The manifold is efficient, scalable and instrumentally simple to perform and entails a propargyl Claisen rearrangement–[1,3]H shift, an oxa‐6π‐electrocyclization, and an intramolecular Diels–Alder reaction.

Tejedor, David; Delgado-Hernández, Samuel; Peyrac, Jesús; González-Platas, Javier; García-Tellado, Fernando

Chemistry - a European Journal 23(42): 10048-10052 (2017)
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Propargyl Vinyl Ethers

Propargyl Vinyl Ethers and Tertiary Skipped Diynes: Two Pluripotent Molecular Platforms for Diversity-Oriented Synthesis

During the last years, we have been involved in the development of a diversity-oriented synthetic strategy aimed at transforming simple, linear, and densely functionalized molecular platforms into collections of topologically diverse scaffolds incorporating biologically relevant structural motifs such as N- and O- heterocycles, multifunctionalized aromatic rings, fused macrocycles, etc. The strategy merges the concepts of pluripotency (the property of an array of chemical functionalities to express different chemical outcomes under different chemical environments) and domino chemistry (chemistry based on processes involving two or more bond-forming transformations that take place while the initial reaction conditions are maintained, with the subsequent reaction resulting as a consequence of the functionality installed in the previous one) to transform common multifunctional substrates into complex and diverse molecular frameworks. This design concept constitutes the ethos of the so-called branching cascade strategy, a branch of diversity-oriented synthesis focused on scaffold diversity generation. Two pluripotent molecular platforms have been extensively studied under this merging (branching) paradigm: C4–O–C3 propargyl vinyl ethers (PVEs) and C7 tertiary skipped diynes (TSDs). These are conveniently constructed from simple and commercially available raw materials (alkyl propiolates, ketones, aldehydes, acid chlorides) through multicomponent manifolds (ABB′ three-component reaction for PVEs; A2BB′ four-component reaction for TSDs) or a simple two-step procedure (for PVEs). Their modular origin facilitates their structural/functional diversification without increasing the number of synthetic steps for their assembly. These two pluripotent molecular platforms accommodate a well-defined and dense array of through-bond/through-space interrelated functionalities on their structures, which defines their primary reactivity principles and establishes the reactivity profile. The PVEs are defined by the presence of an alkyne (alkynoate) function and a conjugated enol moiety and their mutual through-bond/through-space connectivity. This functional array accommodates a number of domino reactions launched either by a Michael addition on the alkynoate moiety (conjugated alkynes) or by a [3,3]-propargyl Claisen rearrangement (conjugated and nonconjugated alkynes). The reactivity profile of the TSDs is defined by the two connected alkynoate moieties (Michael addition) and the bispropargylic ester group ([3,3]-sigmatropic rearrangement). Using these first reactivity principles, each platform selectively delivers one unique and different skeleton (topology) from each domino transformation. Thus, through the use of 11 instrumentally simple and scalable domino reactions, we have transformed these two linear (rod-symmetric) pluripotent molecular platforms into 16 different scaffolds incorporating important structural motifs and multifunctional decorative patterns. The generated scaffolds entail carbocycles, heterocycles, aromatics, β,γ-unsaturated esters and acids, and fused polycycles. They can be transformed into more elaborated molecular skeletons by the use of chemical handles generated in their own domino reactions or by appending different functionalities to the pluripotent molecular platform (secondary reactivity principles).

Tejedor, David; López-Tosco, Sara ; Méndez-Abt, Gabriela; Cotos, Leandro; García-Tellado, Fernando

Accounts of Chemical Research 49(4): 703–713 (2016)
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Microwave‐Assisted Organocatalyzed

Microwave-Assisted Organocatalyzed Rearrangement of Propargyl Vinyl Ethers to Salicylaldehyde Derivatives: An Experimental and Theoretical Study

The microwave‐assisted imidazole‐catalyzed transformation of propargyl vinyl ethers (PVEs) into multisubstituted salicylaldehydes is described. The reaction is instrumentally simple, scalable, and tolerates a diverse degree of substitution at the propargylic position of the starting PVE. The generated salicylaldehyde motifs incorporate a broad range of topologies, spanning from simple aromatic monocycles to complex fused polycyclic systems. The reaction is highly regioselective and takes place under symmetry‐breaking conditions. The preparative power of this reaction was demonstrated in the first total synthesis of morintrifolin B, a benzophenone metabolite isolated from the small tree Morinda citrifolia L. A DFT study of the reaction was performed with full agreement between calculated values and experimental results. The theoretically calculated values support a domino mechanism comprising a propargyl Claisen rearrangement, a [1,3]‐H shift, a [1,7]‐H shift (enolization), a 6π electrocyclization, and an aromatization reaction.

Tejedor, David; Cotos, Leandro ; Márquez-Arce, Daniel; Odriozola-Gimeno, Mikel; Torrent-Sucarrat, Miquel; Cossío, Fernando P.; García-Tellado, Fernando

Chemistry - A European Journal 21(50): 18280-18289 (2015)
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Water-compatible hydrogen-bond activation

Water-compatible hydrogen-bond activation: A scalable and organocatalytic model for the stereoselective multicomponent aza-henry reaction

A study was conducted to demonstrate that H-bond based asymmetric organocatalysis can be performed under the so-called in the presence of water conditions. Nitroalkane, catalyst, dimethylcyclohexylamine, benzaldehyde and aniline were mixed to a 0°C cooled and vigorously stirred aqueous solution of NaOAc/AcOH saturated with NaCl. The organic residues were taken into dichloromethane and decanted off. The combined organic fractions were dried over Na2SO4, filtered and the filtrate was concentrated. The residue was purified by flash column chromatography (silica gel) using a mixture of hexanes/ethyl acetate. From a synthetic point of view, the reaction furnishes enantioenriched b-nitroamines decorated with aromatic or aliphatic substituents at the amine center and a different set of alkyl chains or rings attached to the carbon bearing the nitro functionality. Importantly, the reaction can be scaled up without losing yield and stereoselectivity and with full recovery of the catalyst.

Cruz-Acosta, Fabio; Armas, Pedro de; García-Tellado, Fernando

Chemistry - A European Journal 19: 16550-16554 (2013)