Somos un grupo de investigación en la interfaz entre la química inorgánica y la de materiales. Formamos parte del Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universidad de Valencia.
Nuestra investigación abarca diferentes objetivos que van desde la síntesis, caracterización y nanoestructuración de materiales inorgánicos y porosos. Partiendo de un conocimiento profundo de estos principios básicos, nuestro objetivo es posibilitar aplicaciones relevantes para el medio ambiente basadas en estos materiales, como la catálisis, la separación quiral, la fotocatálisis, la electrocatálisis o el almacenamiento de energía. Colaboramos a nivel nacional e internacional con grupos de investigación de renombre, incluyendo científicos del ICIQ (Tarragona), Polymat (San Sebastián), ETH (Zurich), ICN2 (Barcelona), Universidad de Liverpool, Universidad de Warwick e IMDEA Nanociencia (Madrid). Nuestros laboratorios se encuentran en las instalaciones de última generación del ICMol.
La actividad del grupo se centra en el diseño, síntesis y caracterización de nuevos materiales moleculares que presenten varias propiedades de interés en un mismo material y cuyas propiedades puedan ser moduladas y ajustadas a voluntad. El objetivo último será la preparación de dispositivos en los que estos materiales moleculares multifuncionales representen una ventaja adicional gracias a la posibilidad de modular estas propiedades.
Para ello el grupo utiliza las herramientas habituales de la química de coordinación para la síntesis de materiales que combinen distintas propiedades. Las propiedades más habituales serán de tipo eléctrico, magnético y óptico. Entre las primeras destacan los materiales conductores y superconductores electrónicos e iónicos. Las propiedades magnéticas incluyen acoplamientos magnéticos, ordenamientos magnéticos a largo alcance, imanes monomoleculares (SMM) o bien imanes monocadena (SCM) así como sistemas interruptor como los sistemas de transición de spin (SCO) entre otros. Las propiedades ópticas incluyen la luminiscencia y fluorescencia así como sistemas quirales o fotoisomerizables.
Los sistemas con SCO también presentan propiedades ópticas como el bloqueo de un estado de spin excitado inducido o la luz (LIESST) donde se produce una transición a un estado meta-estable de spin por absorción de luz. También nos centraremos en la preparación de materiales que combinen las propiedades magnéticas con la porosidad con el fin de diseñar materiales capaces de interaccionar con moléculas huésped y de cambiar por ello sus propiedades (sensores químicos).
Este grupo de investigación tiene como finalidad el desarrollo de catalizadores para la transformación de sustratos poco funcionalidades en productos de interés industrial mediante la catálisis homogénea. Los sustratos de preferencia son los hidrocarburos y otros compuestos con una alta inercia química como el nitrógeno o el dióxido de carbono. Respecto a los catalizadores se utilizarán complejos metálicos de elementos de la primera serie de transición.
Nuestra investigación tiene como fin la generación de conocimiento aplicado a las áreas de la química orgánica, la catálisis y la ciencia de los materiales. Buscamos mediante la originalidad y la multidisciplinariedad generar conocimiento científico.
Como especialistas en Química Orgánica pretendemos aportar nuestra visión para la creación de complejidad molecular, todo orientado a la sostenibilidad y la eficiencia en coherencia con los objetivos de desarrollo sostenible. Concretamente, nuestro estudio se orienta a:
- El diseño de nuevos materiales funcionales y el desarrollo de aplicaciones alternativas en catálisis y energía.
- El uso de sistemas tipo MOF/COV que puedan generar interfaces funcionales de alta densidad y resistentes a medios extremos.
- El desarrollo de nuevas vías sintéticas para la obtención de complejidad molecular mediante procesos acordes con la química verde.
- El uso de procesos de auto-trasferencia de hidrógeno para activar dioles y generar nuevas estructuras.
- El desarrollo de nuevas estructuras para sistemas fotovoltaicos.
- El desarrollo de metodologías originales para acceder a compuestos poliaromáticos a partir de estructuras simples y con catálisis.
El objetivo principal de la investigación que llevamos a cabo es la síntesis de nuevos compuestos con potencial actividad biológica. Por tanto, nuestro trabajo se centra en el desarrollo de nuevas metodologías que conduzcan a estas moléculas de una manera simple y selectiva. En este contexto, la preparación de nuevos compuestos organofluorados ha sido una de las señas de identidad del grupo, ya que es bien conocido que la introducción de átomos de flúor en moléculas orgánicas a menudo mejora sus propiedades químicas y farmacológicas. Adicionalmente, estamos interesados en el diseño y síntesis de nuevos peptidomiméticos y otras moléculas pequeñas capaces de activar o inhibir específicamente dianas terapéuticas. Las principales líneas se describen a continuación:
- Diseño, síntesis y reactividad de nuevas entidades químicas fluoradas que contienen la función alquino.
- Estudio de la reactividad diferencial de aminas propargílicas fluoradas en procesos de hidroaminación e hidroarilación catalizados por oro. Extensión a procesos tándem mediados por agentes de fluoración electrofílica.
- Síntesis de acetatos propargílicos fluorados y evaluación preliminar de su reactividad frente a sales de oro (I).
- Desarrollo de un proceso catalítico para la síntesis de 1-fluoroalquinos a partir de alquinos terminales.
- Diversity-Oriented Synthesis (DOS): aplicación a la síntesis asimétrica de compuestos benzofusionados fluorados y no fluorados como nuevas entidades moleculares en el descubrimiento de fármacos.
- Síntesis asimétrica de compuestos benzofusionados mediante procesos tándem o one-pot.
- Aplicación de 2-yodo(bromo)bencil aminas fluoradas como building blocks en la síntesis de heterociclos nitrogenados fluorados ópticamente puros.
- Desarrollo de nuevos procesos enantioselectivos mediante el empleo de organocatálisis, catálisis metálica o una combinación de ambas.
- Extensión de la reacción aza-Michael intramolecular (AMI) organocatalítica a ésteres conjugados como aceptores.
- Estudio de la reacción AMI asimétrica aplicada a procesos de desimetrización de compuestos proquirales.
- Diseño de nuevos procesos tándem organocatalíticos: aza-Henry-AMI y aza-Morita Baylis Hillman-AMI.
- Síntesis asimétrica de alcoholes y aminas cíclicas mediante el uso de sistemas binarios organocatalizador /metal de transición (relay catalysis).
- Estudio de la reacción de alilación intramolecular catalítica enantioselectiva.
- Target Oriented Synthesis (TOS): diseño, síntesis y evaluación biológica de una nueva generación de peptidomiméticos capaces de inhibir la interacción RRE-Rev del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1.
El objetivo fundamental del grupo es fabricar nuevos tipos de moléculas con actividad farmacológica y cuya estructura se apoye en la de productos naturales conocidos, asimismo bioactivos. De los muchos tipos de actividades farmacológicas descritas, la atención del grupo se centra principalmente en las actividades citotóxicas, antiangiogénicas y de inhibición de la telomerasa, por la marcada influencia que exhiben dichas actividades en los procesos de proliferación celular. Ello les confiere potencial interés en la terapéutica anticáncer. Otro tipo de acción farmacológica en la que también se va a investigar es la actividad antimalárica.
El grupo se constituyó hace ya algunos años sobre la línea general de síntesis de productos naturales bioactivos. Uno de sus miembros mantiene colaboración desde hace años con otro grupo de la Universitat Jaume I de Castellón, con el cual tiene proyectos de investigación conjuntos. A su vez, el grupo tiene colaboración con grupos externos para el tema de la realización y determinación de las actividades biológicas de los tipos antes mencionados.
Uno de estos grupos, comandado por los Doctores Isabel Fernández y Fernando Díaz, desarrolla su actividad científica en Madrid en el Centro de Investigaciones Biológicas (CIB), entidad incluida dentro del CSIC. Las temáticas que se están afrontando en la actualidad se refieren a la síntesis estereoselectiva y evaluación biológica de análogos no naturales de dos productos naturales bioactivos, la combretastatina A4 y la colquicina. Ambos muestran un fuerte efecto de inhibición de la proliferación celular, lo que los convierte en productos de aplicación en la terapia anticáncer. El objetivo que se persigue es crear análogos no naturales de dichos compuestos con propiedades farmacológicas mejoradas.
El otro grupo es una unidad dentro de la empresa farmacéutica multinacional GlaxoSmithKlyne y relacionada con el tema de las investigaciones en el campo de la malaria. Nuestro grupo tiene firmado un convenio con dicha empresa que permite la evaluación, tanto in vitro como in vivo, de las propiedades antimaláricas de los compuestos de síntesis. Esto tiene particular importancia ya que las evaluaciones de productos bioactivos sobre animales vivos son particularmente costosas y no son normalmente llevables a cabo en instalaciones académicas.
Síntesis de compuestos heterocíclicos nitrogenados y posterior estudio de su reactividad química. Estudio de la capacidad de los compuestos preparados para coordinarse con diferentes especies catiónicas y/o aniónicas y estudiar las posibles aplicaciones de estas interacciones. En base a estos conocimientos, se estudiará la posible actividad farmacológica de los compuestos preparados.
Estudio de reacciones orgánicas regio, y estereoselectivas de interés en síntesis desde los puntos de vista preparativo y mecanístico. La investigación se centra principalmente en procesos catalizados con sistemas organometálicos para la construcción de moléculas complejas, reacciones térmicas y fotoquímicas de funcionalización de dióxido de carbono, reacciones en dióxido de carbono en estado supercrítico, y el diseño de reactivos y catalizadores sobre soporte sólido inerte aplicables en procesos de flujo con disolventes convencionales y en dióxido de carbono supercrítico. El estudio se focaliza en el diseño de transformaciones con elevado interés sintético, y en sus mecanismos, atendiendo al impacto sobre la eficacia de la reacción de los factores estructurales y electrónicos asociados a los reactivos y catalizadores, y de aquellos derivados del medio y las condiciones de reacción.
