La funzione delle molecole utilizzate nei farmaci dipende in parte dalla loro struttura, compresi i numerosi legami chimici tra i loro atomi. Queste molecole possono essere costruite attraverso diverse reazioni chimiche, la maggior parte dei quali sono lenti e inefficienti perché si basano sulla formazione di un legame chimico alla volta. Ramesh Giri, Weinreb Early Career Professor di chimica alla Penn State, ha sviluppato una reazione che crea due legami di carbonio alla volta tra gli atomi in una configurazione chiamata alchene con l'aiuto di piccole quantità di nichel, un catalizzatore sostenibile e abbondante.

Un articolo che descrive la reazione è stato recentemente pubblicato nel Giornale della Società Chimica Americana . Abbiamo parlato con Giri di questa ricerca:

D:Cosa comprende la struttura della molecola del farmaco?

Giri:La maggior parte delle molecole dei farmaci contiene molti atomi di carbonio nelle loro strutture. La maggior parte di questi atomi di carbonio sono collegati da legami carbonio-carbonio per formare una struttura di base della molecola del farmaco, proprio come le molte ossa del corpo umano sono collegate per formare uno scheletro. Lo scheletro di carbonio di una molecola di farmaco funge da piattaforma per contenere componenti chimici noti come gruppi funzionali che conferiscono proprietà funzionali al farmaco.

D:Qual è stata la tua motivazione per questo studio?

Giri:Gli scheletri di carbonio delle molecole dei farmaci vengono creati assemblando varie fonti di carbonio utilizzando reazioni che formano nuovi legami tra gli atomi, di solito un legame alla volta. In molti casi, il processo di sintesi dei farmaci diventa quindi lungo e noioso con il coinvolgimento di più passaggi chimici con diversi intermedi di reazione, manipolazione di un gran numero di prodotti chimici, e generazione di volumi di rifiuti chimici. Stiamo sviluppando nuovi, trasformazioni chimiche ecocompatibili più veloci, generando più legami in un solo passaggio e diminuendo drasticamente il numero di passaggi complessivi.

D:Quali sono stati i principali risultati di questo studio?

Giri:Abbiamo sviluppato una reazione chiamata dialchilazione degli alcheni che crea due legami carbonio-carbonio attraverso un alchene con l'aiuto del nichel, un metallo sostenibile e ricco di terra, come catalizzatore per accelerare la reazione. La reazione è incredibilmente efficiente perché è condotta con una quantità di catalizzatore molto più piccola del solito. Usiamo 500-2000 parti per milione (ppm) di nichel rispetto a 50, da 000 a 100, 000 ppm di catalizzatore in reazioni simili. Il nostro metodo ci consente di sintetizzare rapidamente molecole complesse da sostanze chimiche di base prontamente disponibili.

D:Perché è importante?

Giri:Ci sono tre aspetti importanti di questa nuova reazione:a) la reazione utilizza un metallo sostenibile e abbondante come catalizzatore, b) la reazione utilizza il catalizzatore a concentrazioni estremamente basse, rendendo questo processo la reazione di difunzionalizzazione degli alcheni più efficiente fino ad oggi, e c) la nuova condizione catalitica risolve una delle sfide più urgenti nella difunzionalizzazione degli alcheni aggiungendo due siti funzionali contemporaneamente. L'uso di metalli sostenibili e abbondanti sulla Terra come catalizzatore avrà un ampio impatto nella sintesi e nella produzione di prodotti farmaceutici in cui il costo, disponibilità, e la quantità del catalizzatore lascia una grande impronta sui prezzi dei prodotti farmaceutici.

D:Quali domande devono ancora essere affrontate?

Giri:Mentre l'attuale reazione fa un grande passo avanti in quest'area di ricerca, lo scopo è ancora limitato a due classi di molecole chiamate alchenilareni e alogenuri di benzile. Sebbene queste molecole siano tra le più grandi classi di prodotti chimici di base semplici e facilmente disponibili, il lavoro futuro dovrebbe essere focalizzato sull'estensione del campo di applicazione alla classe generale degli alcheni, in particolare classi chiamate alcheni lineari non attivati ​​e alogenuri alchilici.