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I chimici della Scripps Research hanno svelato un metodo per trasformare sostanze chimiche economiche e ampiamente disponibili note come acidi dicarbossilici in molecole potenzialmente molto preziose chiamate lattoni.
Le strutture del lattone sono comuni nelle molecole naturali biologicamente attive; si trovano, ad esempio, nella vitamina C e nell'antibiotico di origine batterica eritromicina. I chimici hanno da tempo tecniche per sintetizzare i lattoni, ma queste tecniche sono piuttosto limitate in ciò che possono produrre. Il risultato, riportato il 26 maggio 2022 in Scienza , rende più facile che mai la costruzione di lattoni diversi e complessi.
"Questo metodo dovrebbe essere ampiamente utile per lo sviluppo di nuovi prodotti farmaceutici, materiali polimerici, profumi e molti altri prodotti chimici:stiamo già ricevendo domande da produttori interessati", afferma Jin-Quan Yu, Ph.D., Frank e Bertha Hupp Professore di Chimica presso Scripps Research.
Yu e il suo laboratorio sono rinomati per le loro innovazioni nella costruzione di molecole, in particolare per quanto riguarda "l'attivazione C-H". Ciò comporta l'uso di molecole catalizzatrici appositamente progettate per rimuovere un atomo di idrogeno (H) da un atomo di carbonio (C) su una molecola organica e per sostituire l'atomo di idrogeno con un gruppo di atomi più complesso.
L'obiettivo generale è quello di sviluppare una serie di metodi per eseguire l'attivazione C-H selettivamente su qualsiasi atomo di carbonio scelto su una molecola iniziale, e il sogno è usare quei metodi per trasformare molecole economiche e relativamente semplici in farmaci, plastica e altre molecole complesse e preziose .
In questo caso, Yu e il suo team miravano a eseguire attivazioni CH particolarmente difficili e selettive per convertire acidi dicarbossilici economici e prontamente disponibili in lattoni di grande valore. Gli acidi dicarbossilici, nonostante il loro nome apparentemente complicato, sono molecole relativamente semplici e sono materiali di partenza ideali per molti tipi di sintesi chimica. Ma i chimici che tentano l'attivazione da C-H degli acidi dicarbossilici hanno tradizionalmente affrontato ostacoli difficili.
"Le attivazioni di CH in siti su un acido dicarbossilico che sono lontani da uno dei suoi gruppi carbossilici sono state molto difficili fino ad oggi", afferma Yu. "Essere in grado di prendere di mira carboni distanti e/o più vicini, selettivamente tramite il controllo del catalizzatore, è sembrato un sogno impossibile."
L'impresa raggiunta da Yu e dal suo team, incluso il primo autore Sam Chan, Ph.D., un borsista post-dottorato della Croucher Foundation nel laboratorio Yu, è stata un insieme di metodi che impiegavano catalizzatori a base di palladio per ottenere liberamente attivazioni C-H su facili e difficili -per raggiungere i carboni su un acido bicarbossilico.
"Negli ultimi due decenni, siamo riusciti a sviluppare buoni metodi per l'attivazione del C-H a due atomi di carbonio di distanza da un carbossile, ma ora con i nostri nuovi metodi possiamo anche raggiungere un carbonio in più e con la libertà di scegliere tra i due siti, può accedere prontamente a un nuovo spazio chimico nella scoperta di farmaci", afferma Yu. "Inoltre, il gruppo carbossilico rimanente sull'acido dicarbossilico può essere utilizzato per apportare ulteriori modifiche, quindi essenzialmente con questo approccio si può costruire una gamma molto ampia di composti lattonici complessi."
Yu and his team demonstrated the ease and utility of their new methods by synthesizing—from cheap dicarboxylic acids—two complex natural lactones, a fungal molecule called myrotheciumone A, which has been investigated for anticancer properties, and the plant lactone pedicellosine.
The chemists are now using the new methods to generate hundreds of diverse lactone structures, whose properties—and potential to be developed into future pharmaceuticals—they are exploring in collaboration with the laboratory of Ben Cravatt, Ph.D., the Gilula Chair of Chemical Biology at Scripps Research.
"We are also using our methods to develop improved processes for ton-scale production of lactones used by chemical products manufacturers," Yu says. + Esplora ulteriormente
