Ogni reazione biologica è una reazione chimica. Lo scambio di anidride carbonica per ossigeno nei nostri polmoni e cellule del sangue, Per esempio, è causato da molecole che rilasciano sostanze chimiche e si riformano con quelle nuove. La replicazione incontrollata delle cellule cancerose è il risultato di composti chimici rotti che comunicano male. Il fascino di sviluppare farmaci migliorati per promuovere reazioni utili o prevenire quelle dannose ha spinto i chimici organici a capire meglio come creare sinteticamente queste molecole e reazioni in laboratorio.

Un team della Yokohama National University in Giappone ha fatto un passo avanti per trasformare questo desiderio in realtà con il suo ultimo studio, pubblicato il 19 luglio nel Giornale di chimica organica .

I ricercatori hanno sviluppato eterocicli di ossigeno, che sono strutture ad anello costituite da atomi di due o più elementi. Questi composti costituiscono tutti gli acidi nucleici nel codice genetico di una persona. Un'altra versione di eterocicli, contenente azoto, sono presenti in più della metà dei prodotti farmaceutici prodotti negli Stati Uniti. Gli eterocicli di ossigeno in particolare contengono almeno un atomo di ossigeno. Hanno una varietà di usi, anche nei farmaci per il trattamento del cancro e dell'insufficienza cardiaca.

"Ci siamo concentrati sugli eterocicli dell'ossigeno, che hanno suscitato un notevole interesse per l'importanza delle loro unità strutturali nella chimica farmaceutica e nella scienza dei materiali, "ha detto Yujiro Hoshino, l'autore corrispondente dello studio e un ricercatore presso la Graduate School of Environment and Information Sciences della Yokohama National University.

Professor Kiyoshi Honda, un altro autore corrispondente dello studio della Graduate School of Environment and Information Sciences, ha aggiunto che il loro "obiettivo era quello di sviluppare percorsi sintetici economici e più miti per creare eterocicli di ossigeno".

Tradizionalmente, gli eterocicli dell'ossigeno sono realizzati applicando alte temperature a due molecole. Il processo consuma tempo ed energia, e non produce un numero significativo di eterocicli. Il team di Honda e Hoshino si è concentrato su un metodo che prevedeva la progettazione di sali a base di carbonio fotosensibili. Hanno aggiunto i sali a due tipi di composti, che formano un anello una volta che reagiscono, e irradiava la combinazione con luce verde.

"Questa reazione è stata particolarmente interessante perché può contenere un numero elevato di atomi e fornisce un accesso efficiente a vari eterocicli contenenti ossigeno sinteticamente utili, " Ha detto Hoshino. "Questa reazione può essere eseguita anche in condizioni sperimentali blande:temperatura ambiente e luce visibile".

Il processo ha prodotto un'elevata resa di eterocicli di ossigeno. Secondo Hoshino, la reazione di successo era dovuta a una struttura sui sali chiamata gruppo donatore di elettroni. Gli elettroni sono eccitati dalla luce verde, e i sali estraggono un elettrone dal composto per reagire con gli altri componenti del composto.

Prossimo, i ricercatori hanno in programma di utilizzare una luce di colore diverso per guidare reazioni diverse. Sono specificamente interessati a stabilire una reazione a luci rosse, che è più difficile, secondo Hoshino. La luce rossa è una lunghezza d'onda più lunga e una frequenza inferiore rispetto alla luce verde, il che significa che è più vicino alla luce infrarossa rispetto alla luce visibile sul grafico dello spettro. Le reazioni a luce rossa potrebbero portare a una maggiore produzione di eterocicli, ma richiede più precisione ed efficienza.

"Il nostro prossimo obiettivo è espandere la portata della reazione, " Ha detto Hoshino. "Prevediamo l'espansione dell'uso di varie reazioni guidate dalla luce visibile in futuro, e abbiamo intenzione di continuare a contribuire ad esso."