Nouveau procédé d'inversion de polarité de composés chimiques pour la synthèse précise de médicaments
"Avec cette recherche, nous pensons avoir apporté une contribution significative à la synthèse chimique sélective, durable et ciblée"
Des chercheurs de l'université de Leipzig ont mis au point un nouveau procédé d'inversion de la polarité des composés chimiques, également appelé umpolung, pour la synthèse précise de produits pharmaceutiques. Cette méthode innovante, mise au point par une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Christoph Schneider à l'Institut de chimie organique, offre une approche orientée vers la solution à un défi de longue date en chimie organique et médicinale", déclare Till Friedmann, auteur principal de l'étude financée par la Fondation allemande pour la recherche. Elle vient d'être publiée dans le Journal of the American Chemical Society.
Professeur Christoph Schneider (à droite) et Till Friedmann
Michael Laue
"Pour la première fois, cette stratégie nous permet de créer efficacement et précisément un motif structurel qui était auparavant difficile d'accès", explique Friedmann. Plus précisément, les chimistes ont découvert comment un processus peut être utilisé pour inverser la polarité des composés chimiques de manière à obtenir le placement très inhabituel de deux groupes carbonyles le long d'une chaîne de carbone.
Les hydrazones, la clé du succès
Le groupe carbonyle, caractérisé par une double liaison entre un atome de carbone et un atome d'oxygène, est l'unité fonctionnelle centrale de la chimie organique. En raison de leur polarité naturelle - le carbone porte une charge positive partielle et l'oxygène une charge négative partielle - il est difficile de synthétiser des composés comportant deux groupes carbonyles à une distance très spécifique l'un de l'autre. En effet, il faut inverser de manière ciblée la polarité de l'un des deux groupes carbonyles. La clé de ce nouveau succès réside dans l'utilisation d'un groupe fonctionnel spécial appelé hydrazone, qui peut inverser la polarité naturelle du groupe carbonyle. En utilisant un catalyseur particulièrement efficace et précisément adapté, les chercheurs ont pu produire les molécules souhaitées de manière très efficace dans des réactions avec un autre partenaire de réaction. Outre des études mécanistiques détaillées du processus de réaction, cette nouvelle stratégie a déjà été appliquée à la synthèse de plusieurs agents médicaux, dont la prégabaline, un médicament antiépileptique.
La chiralité, clé de la fonctionnalité
La chiralité, ou l'arrangement asymétrique des atomes dans une molécule, joue un rôle crucial en chimie et en biologie. Les énantiomères, qui sont des formes inversées et en même temps non superposables d'une molécule, peuvent avoir des effets complètement différents dans le corps humain. Dans certains cas, l'autre énantiomère est même toxique. La synthèse ciblée de ces composés en laboratoire constitue un défi majeur pour la chimie. Le concept de silylium ACDC (asymmetric counterion-directed catalysis) utilisé par le groupe de recherche résout ce problème. "Deux particules chargées se combinent pour former une paire d'ions : une particule chargée négativement du catalyseur et une particule chargée positivement de l'hydrazone. Le catalyseur chiral garantit la formation d'une seule des deux images miroir possibles du produit", explique le professeur Schneider, responsable de l'étude. Le terme "silylium" fait référence à une particule de silicium chargée positivement qui agit comme un composant actif du catalyseur.
Potentiel de développement de médicaments
Les composés produits à l'aide de cette stratégie ont de nombreuses applications potentielles. Ils peuvent servir de matériaux de départ pour la synthèse d'une large gamme de médicaments, dont la production repose traditionnellement sur des catalyseurs à base de métaux lourds toxiques. Ces composés constituent également des éléments de base précieux pour des transformations chimiques inaccessibles avec la polarité naturelle. "Avec cette recherche, nous pensons avoir apporté une contribution significative à la synthèse chimique sélective, durable et ciblée", déclare le professeur Schneider. Cette méthode servira de base à d'autres développements et à des applications innovantes, notamment en chimie médicinale.
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