Per sintetizzare potenziali farmaci o prodotti naturali sono necessarie sostanze naturali in specifiche varianti speculari e con un elevato grado di purezza. Per la prima volta i chimici dell’Università di Bonn sono riusciti a produrre tutte le otto possibili varianti di elementi costitutivi in polipropionato da un unico materiale di partenza in un processo relativamente semplice. Il loro lavoro è stato ora pubblicato in Angewandte Chemie International Edition .
I polipropionati sono prodotti naturali che possono aiutare a salvare vite umane. Sono necessari per creare antibiotici di riserva, composti che vengono utilizzati solo per trattare le infezioni causate da batteri resistenti ai farmaci. In natura, i composti chirali esistono in due diverse varianti che condividono la stessa formula molecolare ma sono immagini speculari l'una dell'altra, come la mano destra e la mano sinistra. I chimici chiamano questo "chiralità", che letteralmente significa "manualità".
"La cosa interessante è che le forme speculari possono avere proprietà molto diverse", spiega il professor Andreas Gansäuer dell'Istituto Kekulé di chimica organica e biochimica dell'Università di Bonn. "Un esempio ben noto è senza dubbio il carvone. La forma destrorsa, o "levogira", di questa molecola odora di cumino, mentre la sua forma levo, o "levogira", è ciò che dà alla menta piperita il suo odore caratteristico."
Molti farmaci contengono anche molecole le cui forme speculari hanno proprietà divergenti. "Le diverse proprietà causano anche effetti diversi all'interno del corpo umano, quindi è fondamentale utilizzare la forma giusta in un farmaco", afferma Gansäuer, che è anche membro dell'area di ricerca transdisciplinare sulla materia dell'Università di Bonn.
"Sebbene i polipropionati siano presenti in natura, ne abbiamo bisogno con un alto grado di selettività, cioè in una variante specifica, e con un alto livello di purezza per usarli nella produzione di farmaci", aggiunge, individuando il problema. "Fino ad ora, tuttavia, il processo per produrre polipropionati sintetici è stato complicato e richiedeva molto tempo."
Lui e il suo team hanno ora messo a punto un metodo che consente di produrre facilmente le varianti desiderate. "Siamo in grado di realizzare otto diverse varianti da un unico materiale di partenza, in questo caso un alcol", rivela Gansäuer. I polipropionati sono composti chimici costituiti da catene idrocarburiche con una sequenza alternata di gruppi metilici e ossidrilici. "I diversi sostituenti attaccati ai tre atomi di carbonio sulle catene ci danno un totale di otto forme diverse che chiamiamo isomeri dei nostri elementi costitutivi del polipropionato."
I ricercatori dell'Università di Bonn hanno utilizzato due metodi noti per creare i primi quattro precursori degli otto isomeri e ne hanno aggiunto uno nuovo, noto come idrosililazione. "Gli isomeri vengono prodotti da noi aggiungendo fluoro per la forma destrorsa o titanio per la forma levo", afferma Gansäuer.
Il processo è simile a come si formano i rami su un albero. Tutto inizia dal tronco, in questo caso dall'alcool, da cui si dipartono innanzitutto due rami. Questo produce un epossido, una struttura ad anello a tre membri contenente un atomo di ossigeno, in varianti speculari. Da questi primi due si formano altri due rami aggiungendo a ciascuno un'olefina, un doppio legame carbonio-carbonio. Nella fase finale, nota come idrosililazione degli epossidi, da questi quattro si separano un totale di otto rami.
La tecnica ha diversi vantaggi. "Il nostro metodo funziona a temperatura ambiente", afferma Gansäuer. "Alcune delle reazioni classiche devono essere effettuate a temperature molto basse. Inoltre, non abbiamo più bisogno di utilizzare metalli preziosi come catalizzatori, il che significa che il nostro metodo è più sostenibile."
"Il nostro lavoro potrà essere utilizzato come base per la sintesi di farmaci. Quando si producono medicinali, non si sa mai in anticipo di quale forma di sostanza si avrà bisogno. Lo screening delle sostanze spesso comporta il test di migliaia di isomeri per identificare il giusto composto Se riesci a produrre otto forme diverse, come mostrato qui, sarai anche in grado di produrre tutte le altre sostanze interessanti che desideri, rendendo più probabile la creazione di una struttura efficace", afferma Gansäuer.
Ulteriori informazioni: Katharina Pieper et al, Una sintesi flessibile di polipropionati tramite apertura riduttiva dell'anello diastereodivergente di glicidoli secondari trisostituiti, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202317525
Fornito dall'Università di Bonn
