Soy un químico orgánico. La química orgánica es la ciencia de las moléculas, haciéndolas y todas las herramientas y trucos para identificarlas, hacerlas, purificarlas, separarlas y caracterizarlas.
Las moléculas son conjuntos de átomos. Como todo está hecho de algo más pequeño, excepto (por ahora) quarks y demás, diré que los átomos son los bloques de construcción más pequeños del universo que podemos aislar (puede “atrapar” electrones y cosas así, pero eso no es lo mismo )
Como tal, los químicos orgánicos son arquitectos de la naturaleza , trabajando con algunos de sus componentes más fundamentales. Con varios objetivos en mente, a menudo suministrados por biólogos, científicos de materiales, científicos farmacéuticos, etc., diseñamos cuidadosamente estas estructuras para que tengan las propiedades que queremos. Somos exploradores , porque a menudo intentamos hacer cosas nuevas, hacerlas de manera diferente o simplemente tratar de mezclar cosas y ver qué sucede. Somos manipuladores e ingenieros , porque siempre estamos tratando de mejorar nuestras herramientas, nuestros métodos: tratando de hacer ciertas estructuras de manera más eficiente, más barata, más rápida, de manera más limpia, etc. Somos cirujanos , porque a veces tomamos lo que la naturaleza ha hecho y agrega cosas, intercambia cosas, construye sobre ellas … Finalmente somos artistas , porque hoy en día, se puede hacer cualquier molécula, siempre que podamos dibujarla y que sea estable. Sin embargo, queremos ser inteligentes, eficientes, usar trucos para obtener exactamente lo que queremos de algo mucho más simple, ¡una síntesis también puede ser genial!
En cuanto a la investigación que he realizado yo mismo, aquí voy, perdón por las introducciones necesarias:
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- ¿Cómo el orden de los autores en un artículo científico establece el grado de su contribución?
- ¿Qué áreas de la neurociencia actualmente tienden a ser favorecidas para la financiación de la investigación?
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- Cómo saber si el profesor con el que voy a trabajar tiene una buena reputación en la academia y en ese campo en particular
Durante mi doctorado, trabajé principalmente en fotoquímica orgánica. Debe comprender que no todas las moléculas pueden reaccionar con otras, hay reglas. Simplemente, los átomos se unen mediante enlaces que representan un intercambio mutuo de electrones entre esos átomos. Entonces, si los electrones no quieren moverse o no pueden moverse, no hay nuevos enlaces, por lo que no hay reacción. Hay muchas reglas para los tipos de movimiento de electrones (esencialmente se reducen a: los electrones van de donde hay muchos a donde les falta, la velocidad y el camino que eligen depende de qué grupos están en el camino y a su alrededor), mi El trabajo se ocupa principalmente de lo que llamamos sistemas Pi (π) (ver enlace Pi). El “esqueleto” de las moléculas son enlaces Sigma (σ) (ver enlace Sigma) que unen átomos entre sí. Los electrones Pi “flotan” alrededor de esos enlaces Sigma y son sitios reactivos. Hay muchas reglas que les conciernen, pero la que voy a mencionar es la cuestión de la simetría: los enlaces Pi generalmente se representan como “lóbulos” dobles, uno positivo y uno negativo. Cuando hay reacciones entre los sistemas Pi, lo positivo y lo negativo deben ir juntos. Dependiendo del nivel de energía del sistema, habrá diferentes configuraciones que involucren 2, 4, 6 lóbulos de polarización positiva o negativa.
En la situación estándar “normal”, si toma un dieno (dos enlaces dobles carbono-carbono en las proximidades, vea Dieno) y un enone (un doble carbono-carbono cerca de un enlace doble carbono-oxígeno, vea Enone), un La reacción puede ocurrir llamada reacción de Diels-Alder (vea la parte Mecanismo de la reacción de Diels-Alder para ver las superposiciones positivas-negativas). Llamamos a esta reacción una cicloadición [4 + 2] porque hay un componente de 4 carbonos (el dieno) que reacciona con el carbono 2 (la parte eno de la enona) formando un anillo de seis miembros. La misma reacción, [2 + 2] que involucra un solo doble enlace y el ene del enone, es imposible en condiciones normales porque el orbital nunca coincide. Aquí hay un esquema que resume eso de mi tesis: 
Los términos HOMO y LUMO se refieren a los orbitales moleculares ocupados más altos y desocupados más bajos (se refieren a niveles de energía). Es el principio básico de que solo estos niveles orbitales / de energía son importantes al determinar la reactividad (o ausencia de los mismos) entre los sistemas Pi. Ver HOMO / LUMO.
Para explicar este esquema, en la parte superior izquierda hay un dieno (butadieno) que puede reaccionar de dos maneras con el enone a la derecha (cyclopent-4-ene-1,3-dione), de ahí la flecha verde porque hay signos coincidentes ( representado por los colores negro / blanco). En el medio, tienes un simple alqueno / doble enlace (etileno) que reacciona con el mismo dieno. No puede Los orbitales no se sobregraban satisfactoriamente.
¿Qué hace la fotoquímica ? Te has estado preguntando durante los últimos 15 minutos tratando de entender mi tontería. La fotoquímica orgánica es la activación fotoquímica de una especie orgánica, que luego usa diferentes niveles de energía reactiva y, por lo tanto, tiene una reactividad diferente.
Veamos la última línea del esquema anterior, a la derecha, el HOMO ahora es el orbital superior, lo que significa que puede haber una reacción entre el enone y el doble enlace simple.
La reacción [2 + 2] solo es posible entre un enlace doble y uno solo si este último se activa fotoquímicamente, las reactividades son absolutamente ortogonales y no puede haber [4 + 2] y [2 + 2] al mismo tiempo.
El único ejemplo (que yo sepa) de un sistema que muestra ambas reactividades es el siguiente trabajo de Pr. Yoshisuke 
Tenga en cuenta que a la izquierda, tenemos el [4 + 2] que es inducido térmicamente (calentamiento), esta es la reactividad normal / basal. En presencia de luz (fotoquímica, eso es lo que significa h \ U0001d77c, se refiere a una cantidad de energía fotoquímica), tenemos la reactividad del lado derecho con un [2 + 2].
“¡Todo eso está muy bien, pero aún no sabemos lo que hiciste!” Estoy llegando.
La 2 + 2 Photocycloaddition es en realidad una reacción bastante bien estudiada y conocida. Es uno de los métodos principales para producir ciclobutanos, anillos de carbono de cuatro miembros. Me ocupé del estudio de lo que sucede después. La fotoquímica orgánica se ocupa del estudio de moléculas susceptibles de ser activadas fotoquímicamente. ¡Es bien sabido que los productos de un [2 + 2] son en sí mismos fotoactivables! En realidad, en las condiciones habituales de la fotoquímica orgánica (luz visible, cristalería Pyrex), cualquier cosa que tenga un doble enlace carbono-oxígeno (conocido como grupo carbonilo) puede reaccionar fotoquímicamente.
La reacción de una ciclopentenona con un alqueno (un doble enlace) da una cetona bicíclica (un tipo de compuesto de carbonilo) que puede reaccionar con una reacción de fragmentación inducida fotoquímicamente llamada reacción norrish (tipo 1) que produce un aldehído de ciclobuteno (una molécula que contiene un carbonilo y un doble enlace).
Esta fragmentación se ha observado en varias ocasiones, pero rara vez se estudió, siempre fue la “reacción secundaria no deseada” en la cicloadición 2 + 2. Sin embargo, podemos desarrollar condiciones para la selectividad para obtener este compuesto con altos rendimientos en esta reacción en tándem (doble, secuencial).
En el curso del estudio, notamos que en ciertas condiciones, podría ocurrir una tercera reacción fotoquímica inesperada, una reacción de Paternò-Büchi entre el carbonilo de la molécula y el doble enlace, lo que lleva a una estructura de oxetano policíclico sin precedentes. La estructura “L” de ciclobutano-oxetano-ciclobutano nunca se ha descrito (al menos la última vez que lo revisé), por lo que sigue siendo completamente original (¡e inédita!) En ese momento.
Lo interesante es que a partir de los mismos materiales de partida, dependiendo de las condiciones, podríamos obtener cualquiera de los tres compuestos posibles: 
Una irradiación corta en acetona da el producto de adición bicíclico “famoso” [2 + 2]. Se inhiben otras reacciones porque la acetona absorbe la mayor parte de la irradiación que de otro modo activaría el carbonilo de la cetona bicíclica.
Si se realiza una irradiación de 6 horas en metanol (con eventualmente un poco de ácido acético), se obtiene el aldehído selectivamente. Otras reacciones están limitadas por el aldehído que forma un hemiacetal con el metanol y, por lo tanto, está “oculto” de la luz.
En una irradiación prolongada realizada en acetonitrilo, se producen tres reacciones fotoquímicas consecutivas y se obtiene el oxetano tricíclico.
Pudimos obtener algunos ejemplos de aldehídos y oxetanos, pero el alcance fue limitado en términos de cadenas laterales.
Una de las cosas que intentamos hacer pero no tuvimos éxito fue la preparación de Fenestrane mediante el uso de un doble unido a la ciclopentenona por una cadena. Solo tuve tiempo para intentar preparar un [4,4,4,5] dioxo fenestrano, pero eso no funcionó. Entiendo que la idea todavía se está considerando y en espera de financiación / estudiantes para reiniciarse.
¿Es útil?
Pregunta difícil. Como está, el uso es limitado, porque los oxetanos son estructuras nuevas y, por lo tanto, no tienen un uso registrado. Pero son estructuras interesantes, especialmente si la idea de fenestrane puede hacerse funcionar. Tanto los oxetanos como los aldehídos son posibles bloques de construcción para la síntesis total. En esencia, desarrollamos una herramienta para dificultar la construcción de estructuras de una manera realmente fácil. ¡Con suerte, algún día, alguien vendrá y lo usará!
Estaba planeando escribir sobre algunos de mis trabajos postdoctorales, pero esperaré algunos comentarios sobre esta primera parte antes de escribir más al respecto.
