Toute réaction biologique est une réaction chimique. L'échange de dioxyde de carbone contre de l'oxygène dans nos poumons et nos cellules sanguines, par exemple, est causée par des molécules libérant des produits chimiques et se reformant avec de nouveaux. La réplication incontrôlée des cellules cancéreuses est le résultat d'une mauvaise communication entre des composés chimiques brisés. L'attrait du développement de médicaments améliorés pour promouvoir des réactions utiles ou prévenir les réactions nocives a poussé les chimistes organiques à mieux comprendre comment créer synthétiquement ces molécules et réactions en laboratoire.

Une équipe de l'Université nationale de Yokohama au Japon a fait un pas vers la réalisation de ce souhait avec sa dernière étude, publié le 19 juillet dans le Journal de chimie organique .

Les chercheurs ont développé des hétérocycles d'oxygène, qui sont des structures cycliques constituées d'atomes de deux éléments ou plus. Ces composés constituent tous les acides nucléiques du code génétique d'une personne. Une autre version des hétérocycles, contenant de l'azote, sont dans plus de la moitié des produits pharmaceutiques produits aux États-Unis. Les hétérocycles d'oxygène contiennent notamment au moins un atome d'oxygène. Ils ont une variété d'utilisations, y compris dans les médicaments pour traiter le cancer et l'insuffisance cardiaque.

"Nous nous sommes concentrés sur les hétérocycles à oxygène, qui ont suscité un grand intérêt en raison de la pertinence de leurs unités structurales en chimie médicinale et en science des matériaux, " dit Yujiro Hoshino, l'auteur correspondant de l'étude et chercheur à l'École supérieure des sciences de l'environnement et de l'information de l'Université nationale de Yokohama.

Professeur Kiyoshi Honda, un autre auteur correspondant de l'étude de la Graduate School of Environment and Information Sciences, a ajouté que leur "objectif était de développer des voies synthétiques rentables et plus douces pour créer des hétérocycles d'oxygène".

Traditionnellement, les hétérocycles d'oxygène sont fabriqués en appliquant des températures élevées à deux molécules. Le processus consomme du temps et de l'énergie, et ne produit pas un nombre significatif d'hétérocycles. L'équipe de Honda et Hoshino s'est concentrée sur une méthode impliquant la conception de sels de carbone photosensibles. Ils ont ajouté les sels à deux types de composés, qui forment un anneau une fois qu'ils réagissent, et irradié la combinaison avec de la lumière verte.

"Cette réaction était particulièrement attrayante car elle peut contenir un nombre élevé d'atomes et fournit un accès efficace à divers hétérocycles contenant de l'oxygène synthétiquement utiles, " a déclaré Hoshino. " Cette réaction peut également être effectuée dans des conditions expérimentales douces - température ambiante et lumière visible. "

Le procédé a produit un rendement élevé d'hétérocycles d'oxygène. Selon Hoshino, la réaction réussie était due à une structure sur les sels appelée groupe donneur d'électrons. Les électrons sont excités par la lumière verte, et les sels extraient un électron du composé pour réagir avec les autres composants du composé.

Prochain, les chercheurs prévoient de se tourner vers différentes couleurs de lumière pour provoquer différentes réactions. Ils sont particulièrement intéressés par l'établissement d'une réaction au feu rouge, ce qui est plus difficile, selon Hoshino. La lumière rouge est une longueur d'onde plus longue et une fréquence plus basse que la lumière verte, ce qui signifie que c'est plus proche de la lumière infrarouge que de la lumière visible sur le graphique du spectre. Les réactions de lumière rouge pourraient entraîner une production plus élevée d'hétérocycles, mais cela demande plus de précision et d'efficacité.

"Notre prochain objectif est d'élargir le champ de réaction, " a déclaré Hoshino. "Nous envisageons l'expansion de l'utilisation de diverses réactions à la lumière visible à l'avenir, et nous prévoyons de continuer à y contribuer."