Près de 50 ans après que le regretté Richard Heck a découvert la puissante réaction chimique qui a conduit au prix Nobel 2010 du professeur de l'Université du Delaware, les chimistes trouvent encore de nouvelles et précieuses façons d'utiliser la réaction de Heck.

L'un d'eux, le Pr. Donald A. Watson—fait partie du département de chimie et de biochimie où Heck a enseigné pendant son séjour à la faculté de l'UD (1971-89). Et Watson et son groupe de recherche viennent de publier de nouvelles découvertes qui pourraient rationaliser le développement et la production de produits pharmaceutiques à petites molécules, qui constituent la majorité des médicaments utilisés aujourd'hui. Les ingrédients actifs de ces médicaments à petites molécules sont généralement délivrés par un comprimé ou une capsule et absorbés dans la circulation sanguine.

Leur travail, Publié dans Angewandte Chemie , montre comment la réaction de Heck (qui utilise le palladium comme catalyseur pour lier les molécules de carbone) peut rendre plus facile et plus pratique la production d'échafaudages d'indoline, des structures qui fournissent une plate-forme importante pour de nouvelles molécules.

Les échafaudages d'indoline se trouvent dans de nombreux produits naturels ainsi que dans les médicaments utilisés pour traiter des maladies telles que le cancer, hypertension, migraines et autres affections.

Mais produire ces échafaudages a été un défi, surtout quand plus de complexité est requise.

Watson et son groupe ont vu une nouvelle façon de déployer la Heck Reaction, utilisant de l'azote, un élément avide d'électrons, pour accomplir l'assemblage de manières inédites et rendre les assemblages complexes accessibles. Avec l'azote comme réactif, l'élément qui régit la réaction chimique, de nouvelles possibilités ont émergé.

"Tout ce sur quoi Heck s'est concentré est basé sur des réactifs à base de carbone, " a déclaré Watson. " Nous demandons, cela peut-il s'appliquer à d'autres éléments du tableau périodique ? La réponse à cela en bref est oui. C'est ce que nous trouvons... Nous avons examiné le silicium, atomes de bore et, maintenant, azote, ce qui est directement pertinent pour la fabrication de composés bioactifs. »

Un composé bioactif est utilisé pour provoquer une réponse biologique spécifique dans un organisme vivant. Les composés bioactifs dans les médicaments, par exemple, peut être utilisé pour tuer les bactéries, abaisser la tension artérielle ou tuer les cellules cancéreuses.

Watson attribue au doctorant Feiyang Xu, l'auteur principal de l'article, à trouver le chemin vers ce processus de conversion.

"J'ai dit, « Ne serait-ce pas génial si nous pouvions trouver comment faire cela ? Et Feiyang l'a compris, " a déclaré Watson.

"Nous avons exploré les paramètres de ce qui est autorisé, " Watson a dit, "et étoffer les règles de fonctionnement de ces nouvelles réactions. Et c'est notre travail en tant que scientifiques fondamentaux, définir et fournir des outils aux autres chimistes, pour trouver où ces outils fonctionneront et ne fonctionneront pas et ce que vous pouvez faire avec ces outils."

La clé du processus est de forcer l'azote à faire les enchères du chimiste dans une tournure que les chimistes appellent « ümpole ».

« Tout a sa propre activité inhérente, " a déclaré la doctorante Katerina M. Korch, qui a aidé à concevoir des expériences, développer une table de substrat (qui fournit les résultats de tous les tests effectués sur les composés étudiés) et rédiger le manuscrit. "Faire l'ümpole, c'est le forcer à faire quelque chose qu'il ne ferait pas naturellement."

Naturellement, l'azote est un porc d'électrons. Dans ce processus, les chercheurs ont créé des éléments où l'azote n'a pas assez d'électrons, l'orienter dans la direction nécessaire à ce processus.

"Le carbone est facile à faire avec, " a déclaré Watson. " Faire en sorte que l'azote se comporte de cette façon dans ce type de réactions est la nouvelle chose que nous essayons de comprendre comment exploiter. "

Au fur et à mesure de l'avancement des travaux, Watson s'attend à encore plus d'avantages.

"Cette alchimie va être très évolutive, " at-il dit. " Et il utilise des matériaux facilement disponibles. "

L'équipe Watson utilise les installations de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) d'UD pour observer et analyser la structure moléculaire des matériaux.

"Il y a un million de façons de faire les choses, " a déclaré Watson. "Mais certaines réponses finissent mieux que d'autres. Cela permet de préparer plus facilement les choses, avec des matériaux de départ plus simples et rationalise la façon dont vous pouvez accéder à des molécules plus complexes."

Murray Johnston, doyen associé de la Faculté des arts et des sciences et professeur de chimie, a déclaré qu'il était gratifiant de voir Watson et son groupe continuer à faire progresser la science de Heck.

"Les bases posées par le professeur Heck continuent de prospérer à l'UD, " a déclaré Johnston. " Dans Don Watson et son groupe, nous avons une nouvelle génération de chercheurs qui modifient cette chimie de manière intelligente pour fabriquer des molécules bioactives. »

Et cela pourrait conduire à d'énormes progrès.

"Ce qui nous réveille tous chaque jour et nous motive à faire ce que nous faisons, c'est ceci :il y a beaucoup de besoins médicaux dans le monde, ", a déclaré Watson. "Notre groupe essaie de développer des outils afin que les chimistes médicinaux qui développent de nouveaux médicaments disposent de ces outils pour fabriquer les composés dont ils ont besoin pour traiter les maladies."