I terpeni sono prodotti naturali spesso molto difficili da sintetizzare in laboratorio. I chimici dell'Università di Basilea hanno ora sviluppato un metodo di sintesi che imita la natura. Il passaggio decisivo avviene all'interno di una capsula molecolare, che consente la reazione. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Catalisi della natura .

I terpeni sono la più grande classe di composti chimici che si trovano in natura. Loro includono, Per esempio, molti oli essenziali, steroidi e sostanze clinicamente rilevanti come il farmaco antimalarico artemisinina o il farmaco chemioterapico paclitaxel.

Nonostante metodi di sintesi sempre più raffinati, i chimici hanno trovato molto difficile sintetizzare questi composti strutturalmente complessi in laboratorio. Il processo richiede spesso numerosi, fasi di sintesi non sempre selettive, e le rese tendono ad essere basse.

La natura indica la strada

Il gruppo di ricerca guidato dal professor Konrad Tiefenbacher del Dipartimento di Chimica dell'Università di Basilea ha ora sviluppato un concetto di sintesi per i terpeni copiati dalla natura.

Il passaggio decisivo avviene nella cavità di un composto sferico, noto come capsula molecolare. La capsula di resorcinarene utilizzata è nota da circa 20 anni ma il suo effetto catalitico è stato descritto solo di recente, di Tiefenbacher e altri. Nei solventi organici, la capsula si forma da sei più piccoli, composti a forma di anello con l'aiuto di legami idrogeno.

In modo simile alla natura, i ricercatori guidati da Tiefenbacher iniziano con un materiale di partenza per la sintesi, che è racchiuso dalla capsula. L'ambiente della capsula consente quindi la formazione del terpene. Inoltre, elementi di controllo precedentemente integrati nel precursore aiutano ad evitare effetti collaterali indesiderati e indirizzano la trasformazione verso il prodotto desiderato.

Applicabilità comprovata

L'applicabilità del concetto è stata dimostrata dalla sintesi in quattro fasi del prodotto naturale isolongifolene, con la formazione di un composto terpenico a forma di anello catalizzato dalla capsula come passaggio chiave. Questo ha avuto successo, se confrontato con le sintesi convenzionali, in un numero significativamente inferiore di passaggi e con una buona resa. Utilizzando precursori etichettati e con l'aiuto di simulazioni al computer, i chimici di Basilea riuscirono anche a chiarire il meccanismo di reazione.

"Il nostro prossimo obiettivo è utilizzare le capsule come enzima artificiale nella creazione di terpeni ancora più complessi, " dice il professor Tiefenbacher. "Per fare ciò, dobbiamo imparare a controllare meglio la disposizione spaziale del precursore all'interno della capsula, modificando il sistema esistente o sviluppando nuovi catalizzatori." Questo potrebbe aprire nuovi modi di sintetizzare composti terpenici che altrimenti non sarebbero facilmente accessibili.