Introducir modificaciones de forma selectiva en moléculas complejas es una herramienta de gran utilidad en los estudios que buscan relacionar la estructura de compuestos farmacéuticos y agroquímicos con sus propiedades. Un trabajo publicado en la revista científica Nature presenta ahora una estrategia que permite modificar determinados enlaces carbono-hidrógeno (C–H) utilizando dos sustancias especialmente abundantes y sencillas: agua y amoníaco.
En la investigación participan Juan Vicente Alegre-Requena y David Dalmau, ambos con afiliación al Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza. Alegre-Requena es, además, uno de los autores de correspondencia del artículo.
El estudio, titulado Phosphine-mediated azine C–H couplings with water and ammonia, ha sido desarrollado por investigadores de la Colorado State University y del ISQCH y fue publicado por Nature el 11 de agosto de 2026.
Agua y amoníaco para formar nuevos enlaces
La funcionalización de enlaces C–H permite transformar directamente moléculas orgánicas introduciendo nuevos grupos químicos en posiciones determinadas. Los metales de transición han desempeñado un importante papel en el desarrollo de este tipo de química, especialmente en la transformación de enlaces C–H de arenos y heterociclos aromáticos.
Sin embargo, los acoplamientos de enlaces C–H de estos compuestos con agua y amoníaco son poco frecuentes. Aunque ambas sustancias se encuentran entre los compuestos químicos más abundantes de la Tierra, su reactividad puede resultar incompatible con los complejos de metales de transición y con algunos de los procesos necesarios para formar enlaces carbono-oxígeno (C–O) y carbono-nitrógeno (C–N).
En este trabajo, los investigadores demuestran que triarilfosfinas sencillas pueden facilitar el acoplamiento selectivo de enlaces C–H de azinas con agua y amoníaco.
El procedimiento permite así generar nuevos enlaces C–O y C–N y llevar a cabo procesos de hidroxilación y aminación, respectivamente.
Un mecanismo diferente estudiado experimentalmente y mediante cálculos
La investigación muestra que estas transformaciones tienen lugar a través de un mecanismo diferente al utilizado habitualmente en la química basada en metales de transición.
Los autores han estudiado este mecanismo tanto experimentalmente como mediante métodos computacionales. El proceso implica la participación de grupos aldehído e imina presentes en las moléculas, que permiten llevar el agua y el amoníaco hasta un entorno de coordinación de fósforo en estado de oxidación P(V), favoreciendo posteriormente la formación de los nuevos enlaces carbono-oxígeno y carbono-nitrógeno.
De este modo, el trabajo demuestra una nueva forma de aprovechar la química del fósforo para llevar a cabo transformaciones selectivas de enlaces C–H.
Aplicación en moléculas complejas
La metodología desarrollada es compatible con una amplia variedad de piridinas, además de quinolinas y diazinas, estructuras heteroaromáticas presentes en numerosos compuestos de interés químico.
Uno de los aspectos destacados por los autores es que la estrategia puede utilizarse como herramienta de funcionalización en etapas avanzadas, permitiendo realizar hidroxilaciones y aminaciones sobre moléculas farmacéuticas y agroquímicas complejas.
El trabajo amplía así las posibilidades para la modificación selectiva de este tipo de estructuras mediante una estrategia basada en fósforo y utilizando agua y amoníaco como componentes de las nuevas transformaciones químicas.
Referencia científica
Nottingham, K. G.; Brunner, D. A.; Dalmau, D.; Melanese, A. K.; Alegre-Requena, J. V.; Paton, R. S.; McNally, A.
Phosphine-mediated azine C–H couplings with water and ammonia.
Nature (2026).
DOI: 10.1038/s41586-026-10991-w
