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Effect of oriented external electric fields on the Staudinger [2+2] cycloaddition reaction: a computational study
Indexado
WoS WOS:001369062600001
Scopus SCOPUS_ID:85211161922
DOI 10.1007/S00214-024-03160-7
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The Staudinger ketene-imine [2 + 2] cycloaddition provides an efficient strategy to produce polysubstituted beta-lactam rings, resulting in two pairs of enantiomers with cis/trans configurations. This reaction is also biomedically relevant as it provides access to carbapenem antibiotics. Given the importance of controlling the diastereoselectivity and enantioselectivity of this transformation, our computational efforts focused on investigating the effect of oriented external electric fields (OEEFs) on the Staudinger reaction between tert-butylcyanoketene and benzylideneaniline. We initially studied the theoretical mechanism for this reaction in the absence of electric fields in gas-phase condition. Then, we performed in-silico studies to evaluate the effect of electric fields on the outcome of the Staudinger reaction. Our results indicated that applying an electric field along any of the three Cartesian axes leads to a kinetic and thermodynamic effect favoring the cis beta-lactam products over the trans, mirroring the reaction without an external electric field. Remarkably, our results also showed that the effects of OEEFs along the Y-axis is the sole contributor to enantioselectivity control. Thus, we observed that in the Staudinger reaction between tert-butylcyanoketene and benzylideneaniline, the OEEF influences the kinetics, thermodynamics and enantioselectivity, while the diastereoselectivity remains unaffected.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Chemistry, Physical
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



Muestra la distribución de colaboración, tanto nacional como extranjera, generada en esta publicación.


Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Alvarado, Omar Hombre Universidad del Bío Bío - Chile
2 Alvarado, Matias - Camara Prod & Comercio Concepcion - Chile
Corporación de Estudio - Chile
3 MEDINA-NARVAEZ, FABIOLA ESTEFANY Mujer Universidad del Bío Bío - Chile
4 Cabrera-Pardo, Jaime R. - Universidad del Bío Bío - Chile
Roseman Univ Hlth Sci - Estados Unidos
Roseman University of Health Science - Estados Unidos

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento



Fuente
Universidad del Bío-Bío
Instituto Antártico Chileno (INACH)
University of Utah
Institut chilien de l'Antarctique
Center for High Performance Computing (CHPC) at the University of Utah
VRIP-Universidad del Bio Bio
ANID Convocatoria Nacional Subvencion a Instalacion en la Academia Convocatoria ano 2021

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
O.A and J.R.C-P gratefully acknowledge the support and resources from the Center for High Performance Computing (CHPC) at the University of Utah. F. E. M thanks ANID Convocatoria Nacional Subvencion a Instalacion en la Academia Convocatoria ano 2021 PAI SA77210061. J.R.C-P thank Instituto Antartico Chileno (INACH), grant INACH RT_16-21. J.R.C-P also thanks VRIP-Universidad del Bio Bio, grants GI2310643 and EQ2326450.
O.A and J.R.C-P gratefully acknowledge the support and resources from the Center for High Performance Computing (CHPC) at the University of Utah. F. E. M thanks ANID Convocatoria Nacional Subvenci\u00F3n a Instalaci\u00F3n en la Academia Convocatoria a\u00F1o 2021 PAI SA77210061. J.R.C-P thank Instituto Ant\u00E1rtico Chileno (INACH), grant INACH RT_16-21. J.R.C-P also thanks VRIP\u2014Universidad del Bio Bio, grants GI2310643 and EQ2326450.

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