Nuovo processo per l'inversione di polarità di composti chimici per la sintesi mirata di farmaci

"Con questa strategia, possiamo ora generare per la prima volta un motivo strutturale che in precedenza era difficile da raggiungere in modo efficiente e preciso", continua Friedmann. In particolare, i chimici hanno scoperto come sia possibile utilizzare un processo per invertire la polarità dei composti chimici in modo tale da ottenere una rimozione molto insolita di due gruppi carbonilici lungo una catena di carbonio.

L'idrazone come chiave del successo

Il gruppo carbonilico, caratterizzato da un doppio legame tra un atomo di carbonio e uno di ossigeno, è l'unità funzionale centrale della chimica organica. A causa della sua naturale polarità - con una carica positiva sul carbonio e una carica negativa sull'ossigeno - la sintesi di composti con due gruppi carbonilici a una distanza molto specifica l'uno dall'altro era in precedenza difficile perché richiedeva l'inversione mirata della polarità di uno dei due gruppi carbonilici. La chiave del successo ora ottenuto risiede nell'utilizzo di uno speciale gruppo funzionale, il cosiddetto idrazone, in grado di invertire la naturale polarità del gruppo carbonilico. Con l'aiuto di un catalizzatore particolarmente efficace e precisamente adattato, è stato possibile produrre le molecole desiderate in modo molto efficiente nelle reazioni con un ulteriore partner di reazione. Oltre a studi meccanici approfonditi sul processo di reazione, questa nuova strategia è già stata utilizzata per sintetizzare diversi agenti medici, come il farmaco antiepilettico pregabalin.

La chiralità come chiave della funzionalità

La chiralità, cioè la disposizione asimmetrica degli atomi in una molecola, svolge un ruolo decisivo in chimica e in biologia. Gli enantiomeri, che sono forme speculari e allo stesso tempo non congruenti di una molecola, possono avere effetti completamente diversi nel corpo umano. In alcuni casi, l'altro enantiomero ha addirittura un effetto tossico. Ottenere una sintesi mirata di tali composti in laboratorio è una sfida importante. Il concetto di silio-ACDC (catalisi asimmetrica dei controioni) utilizzato dal gruppo di ricerca risolve questo problema. "Due particelle cariche si combinano per formare una coppia di ioni: Una particella carica negativamente del catalizzatore e una particella carica positivamente dell'idrazone. Il catalizzatore chirale assicura che venga creata praticamente solo una delle due possibili immagini speculari del prodotto", spiega il Prof. Schneider, responsabile dello studio. Il termine "sillio" si riferisce a una particella di silicio con carica positiva che agisce come componente attivo del catalizzatore.

Potenziale per lo sviluppo di farmaci

I composti prodotti con questa strategia offrono un'ampia gamma di potenziali applicazioni. Possono essere utilizzati come materiali di partenza per la sintesi di vari farmaci, la cui produzione in passato dipendeva principalmente dall'uso di catalizzatori tossici a base di metalli pesanti. Inoltre, rappresentano preziosi mattoni per trasformazioni chimiche non accessibili con la polarità naturale.

"Con questo lavoro, crediamo di aver dato un contributo significativo alla chimica di sintesi selettiva, sostenibile e mirata", afferma il Prof. Schneider. Questo metodo creerà le basi per ulteriori sviluppi e applicazioni innovative, in particolare nella chimica medica.