La fonction des molécules utilisées dans les médicaments dépend en partie de leur structure, y compris les nombreuses liaisons chimiques entre leurs atomes. Ces molécules peuvent être construites par plusieurs réactions chimiques différentes, dont la plupart sont lents et inefficaces car ils reposent sur la formation d'une liaison chimique à la fois. Ramesh Giri, Weinreb, professeur de chimie en début de carrière à Penn State, a développé une réaction qui crée deux liaisons carbone à la fois entre les atomes dans une configuration appelée alcène à l'aide de petites quantités de nickel, un catalyseur durable et abondant.

Un article décrivant la réaction a été récemment publié dans le Journal de l'American Chemical Society . Nous avons parlé à Giri de cette recherche :

Q :Que comprend la structure de la molécule de médicament ?

Giri :La plupart des molécules médicamenteuses contiennent de nombreux atomes de carbone dans leurs structures. Une majorité de ces carbones sont connectés par des liaisons carbone-carbone pour former un cadre de base de la molécule de médicament, tout comme les nombreux os du corps humain sont connectés pour former un squelette. Le squelette carboné d'une molécule de médicament fonctionne comme une plate-forme pour contenir des composants chimiques appelés groupes fonctionnels qui confèrent des propriétés fonctionnelles au médicament.

Q :Quelle était votre motivation pour cette étude ?

Giri :Les squelettes carbonés des molécules médicamenteuses sont créés en assemblant diverses sources de carbone à l'aide de réactions qui forment de nouvelles liaisons entre les atomes, généralement une obligation à la fois. Dans de nombreux cas, le processus de synthèse des médicaments devient donc long et fastidieux avec l'implication de plusieurs étapes chimiques avec plusieurs intermédiaires de réaction, manipulation d'un grand nombre de produits chimiques, et la génération de volumes de déchets chimiques. Nous développons de nouveaux, des transformations chimiques respectueuses de l'environnement et plus rapides, générer plusieurs liaisons en une seule étape et réduire considérablement le nombre d'étapes globales.

Q :Quels ont été les principaux résultats de cette étude ?

Giri :Nous avons développé une réaction appelée dialkylation d'alcène qui crée deux liaisons carbone-carbone à travers un alcène à l'aide de nickel, un métal durable et abondant en terre, comme catalyseur pour accélérer la réaction. La réaction est incroyablement efficace car elle est conduite avec une quantité beaucoup plus faible de catalyseur que d'habitude. Nous utilisons 500-2000 parties par million (ppm) de nickel contre 50, 000 à 100, 000 ppm de catalyseur dans des réactions similaires. Notre méthode nous permet de synthétiser rapidement des molécules complexes à partir de produits chimiques de base facilement disponibles.

Q : Pourquoi est-ce important ?

Giri :Il y a trois aspects importants de cette nouvelle réaction :a) la réaction utilise un métal durable et abondant sur Terre comme catalyseur, b) la réaction utilise le catalyseur à des concentrations extrêmement faibles, faisant de ce procédé la réaction de difonctionnalisation d'alcènes la plus efficace à ce jour, et c) la nouvelle condition catalytique résout l'un des défis les plus urgents de la difonctionnalisation des alcènes en ajoutant deux sites fonctionnels simultanément. L'utilisation d'un métal durable et abondant sur Terre comme catalyseur aura un large impact sur la synthèse et la fabrication de produits pharmaceutiques où le coût, disponibilité, et la quantité de catalyseur laisse une grande empreinte sur les prix des produits pharmaceutiques.

Q :Quelles questions doivent encore être traitées ?

Giri :Alors que la réaction actuelle fait un grand pas dans ce domaine de recherche, le champ d'application est encore limité à deux classes de molécules appelées alcénylarènes et halogénures de benzyle. Bien que ces molécules soient parmi les plus grandes classes de produits chimiques de base simples et facilement disponibles, les travaux futurs devraient être axés sur l'élargissement du champ d'application à la classe générale des alcènes, en particulier des classes appelées alcènes linéaires non activés et halogénures d'alkyle.