Una svolta nella chimica dei click: un metodo innovativo rivoluziona lo sviluppo dei farmaci
Piattaforme innovative consentono la sintesi rapida dei triazoli, che hanno importanti applicazioni in medicina, biochimica e scienza dei materiali
Le medie molecole con peso molecolare superiore a 1.000 sono difficili da sintetizzare a causa dei numerosi passaggi necessari e del tempo richiesto, rendendo necessario lo sviluppo di un nuovo approccio che superi questi svantaggi. La chimica dei click è diventata uno strumento indispensabile nella chimica applicata grazie alla sua semplicità, efficienza e versatilità. Questo approccio alla sintesi chimica consente di combinare in modo rapido e affidabile piccole molecole in strutture più grandi e complesse, spesso con reazioni collaterali e sottoprodotti minimi. Le reazioni di chimica dei clic sono per definizione altamente selettive ed efficienti, il che le rende ideali per la produzione controllata e prevedibile di composti specifici.
Portando questa idea due passi più avanti, i chimici hanno sviluppato piattaforme molecolari che consentono la chimica a triplo click, ovvero lo sviluppo di molecole stabili con tre diversi gruppi funzionali che fungono da siti di reazione distinti e mirati. Sebbene queste piattaforme "trivalenti" consentano la sintesi efficiente di composti complessi, la formazione selettiva di triazoli utilizzando piattaforme con legami azidici e alchinici rimane una sfida irrisolta.
Per questo motivo, un gruppo di ricerca guidato dal professore associato Suguru Yoshida della Tokyo University of Science (TUS), in Giappone, ha deciso di sviluppare nuove piattaforme trivalenti in grado di produrre triazoli altamente funzionali. Il team ha assicurato il coordinamento con gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDG) delle Nazioni Unite: SDG 3 (buona salute e benessere), SDG 7 (energia pulita e accessibile) e SDG 9 (industria, innovazione e infrastrutture). Lo studio, pubblicato su Chemical Communications il 7 gennaio 2025, è stato co-autore di Takahiro Yasuda, studente di Master, e Gaku Orimoto, che ha completato il suo Master nel 2023.
I ricercatori sono riusciti a creare piattaforme trivalenti stabili per la chimica a triplo clic grazie a un linker più lungo nell'impalcatura centrale. Il team di ricerca ha dimostrato come sia possibile produrre una varietà di molecole puntando a turno su ciascuna unità funzionale della piattaforma trivalente. Ad esempio, hanno utilizzato la reazione di scambio zolfo-fluoruro per indirizzare il gruppo fluorosolfonilico e produrre diversi alcoli in alte rese senza influenzare i gruppi azide e alchinico. Hanno poi effettuato diverse trasformazioni sulla frazione azidica, tra cui metodi ben noti come la cicloaddizione azide-alchinica catalizzata dal rame, la cicloaddizione azide-alchinica promossa dal ceppo e la legatura di Bertozzi-Staudinger. Infine, i ricercatori sono riusciti a sintetizzare triazoli complessi attraverso un'ampia gamma di possibili terze trasformazioni mirate alla restante parte alchinica.
Non è stato assolutamente necessario attenersi alla sequenza descritta sopra quando si è puntato sui singoli gruppi, poiché i ricercatori sono stati in grado di formare triazoli in modo selettivo negli esperimenti successivi. Inoltre, i triazoli complessi potevano essere ottenuti con una semplice reazione one-pot. "Le reazioni click selettive con molecole che hanno sia azidi che alcheni non sono facili, ma siamo stati in grado di chiarire che ogni reazione click è altamente selettiva scegliendo i giusti reagenti alchinici o azidici che reagiscono preferenzialmente con il gruppo target nelle condizioni appropriate", spiega Yoshida.
Le piattaforme chimiche a triplo click sviluppate in questo studio hanno importanti implicazioni per diverse aree applicative. Ad esempio, i multitriazoli funzionalizzati, che possono essere facilmente prodotti in alte rese, sono preziosi per lo sviluppo di farmaci, la scienza dei materiali e la bioingegneria. Sono compatibili con molti bersagli biologici come enzimi e recettori, il che indica potenziali applicazioni farmaceutiche. Le molecole di agenti bioattivi sintetizzate dalla chimica a triplo clic possono aiutare a curare malattie difficili da trattare. Sono anche importanti per la catalisi e lo sviluppo dei materiali e servono come base per lo sviluppo di polimeri, sensori, rivestimenti e impalcature di coordinazione.
"Il nostro obiettivo finale è quello di creare nuove molecole che rivoluzioneranno le scienze della vita, e abbiamo progettato questa ricerca come un metodo per assemblare semplici molecole componenti tutte in una volta", riassume Yoshida. "Il metodo proposto consente la sintesi semplice di molecole multifunzionali e di una varietà di molecole di medie dimensioni e ci aspettiamo che sia di grande utilità per la scienza farmaceutica, la chimica medicinale, la biologia chimica e la chimica dei materiali".
L'approccio proposto utilizza materiali di partenza semplici anziché complessi, favorendo così una sintesi farmaceutica sostenibile. Inoltre, l'aspetto di risparmio di tempo di questo approccio può accelerare il processo di ricerca. Nel complesso, le efficienti molecole di piattaforma trivalenti presentate in questo studio contribuiranno ad accelerare i progressi verso una chimica più sostenibile, che si spera porti a protocolli di sintesi rispettosi dell'ambiente, a migliori trattamenti medici e a progressi in campo ambientale e agricolo.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
