Pour synthétiser des médicaments ou des produits naturels potentiels, vous avez besoin de substances naturelles dans des variantes spécifiques d’image miroir et avec un degré de pureté élevé. Pour la première fois, des chimistes de l'Université de Bonn ont réussi à produire les huit variantes possibles d'éléments de base en polypropionate à partir d'un seul matériau de départ, selon un processus relativement simple. Leurs travaux ont maintenant été publiés dans Angewandte Chemie International Edition. .
Les polypropionates sont des produits naturels qui peuvent contribuer à sauver des vies. Ils sont nécessaires pour fabriquer des antibiotiques de réserve, des composés qui ne sont utilisés que pour traiter les infections causées par des bactéries résistantes aux médicaments. Dans la nature, les composés chiraux existent sous deux variantes différentes qui partagent la même formule moléculaire mais sont des images miroir l’une de l’autre, comme une main droite et une main gauche. Les chimistes appellent cela « chiralité », ce qui signifie littéralement « droiture ».
"Ce qui est intéressant, c'est que les formes en image miroir peuvent avoir des propriétés très différentes", explique le professeur Andreas Gansäuer de l'Institut Kekulé de chimie organique et de biochimie de l'université de Bonn. "Un exemple bien connu est sans aucun doute la carvone. La forme dextro, ou "droite", de cette molécule sent le carvi, tandis que sa forme lévo, ou "gauche", est ce qui donne à la menthe poivrée son odeur distinctive. "
De nombreux médicaments contiennent également des molécules dont les formes en image miroir ont des propriétés divergentes. "Les différentes propriétés provoquent également des effets différents à l'intérieur du corps humain, il est donc essentiel d'utiliser la bonne forme dans un médicament", explique Gansäuer, qui est également membre du domaine de recherche transdisciplinaire Matter de l'Université de Bonn.
"Bien que les polypropionates soient présents naturellement, nous en avons besoin avec un degré élevé de sélectivité, c'est-à-dire dans une variante spécifique, et avec un niveau de pureté élevé pour les utiliser dans la fabrication de médicaments", ajoute-t-il, soulignant le problème. "Jusqu'à présent, cependant, le processus de fabrication de polypropionates synthétiques était compliqué et prenait beaucoup de temps."
Lui et son équipe ont désormais mis au point une méthode qui permet de produire facilement les variantes souhaitées. "Nous sommes capables de fabriquer huit variantes différentes à partir d'un seul matériau de départ, en l'occurrence un alcool", révèle Gansäuer. Les polypropionates sont des composés chimiques constitués de chaînes hydrocarbonées avec une séquence alternée de groupes méthyle et hydroxyle. "Les différents substituants attachés aux trois atomes de carbone sur les chaînes nous donnent un total de huit formes différentes que nous appelons isomères de nos éléments constitutifs du polypropionate."
Les chercheurs de l'Université de Bonn ont utilisé deux méthodes connues pour créer les quatre premiers précurseurs des huit isomères et en ont ajouté une nouvelle, connue sous le nom d'hydrosilylation. "Nous produisons les isomères en ajoutant soit du fluorure pour la forme dextro, soit du titane pour la forme lévo", explique Gansäuer.
Le processus est similaire à la façon dont les branches se forment sur un arbre. Tout commence au niveau du tronc, en l'occurrence l'alcool, dont se séparent d'abord deux branches. Cela produit un époxyde - une structure cyclique à trois chaînons contenant un atome d'oxygène - dans des variantes d'image miroir. Deux autres branches sont formées à partir de ces deux premières en ajoutant à chacune une oléfine, une double liaison carbone-carbone. Dans l'étape finale, connue sous le nom d'hydrosilylation des époxydes, huit branches au total se séparent de ces quatre.
La technique présente plusieurs avantages. "Notre méthode fonctionne à température ambiante", explique Gansäuer. "Certaines des réactions classiques doivent être réalisées à très basse température. De plus, nous n'avons plus besoin d'utiliser de métaux précieux comme catalyseurs, ce qui signifie que notre méthode est plus durable."
"Nos travaux pourront servir de base à la synthèse de médicaments. Lorsque vous fabriquez des médicaments, vous ne savez jamais à l'avance de quelle forme de substance vous aurez besoin. Le dépistage d'une substance implique souvent de tester des milliers d'isomères pour identifier le bon Si vous pouvez produire huit formes différentes, comme indiqué ici, vous pourrez également fabriquer autant d'autres substances intéressantes que vous le souhaitez, ce qui augmentera vos chances de trouver une structure efficace", explique Gansäuer.
Plus d'informations : Katharina Pieper et al, Une synthèse flexible de polypropionates via l'ouverture de cycle réductrice diastéréodivergente de glycidols secondaires trisubstitués, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202317525
Fourni par l'Université de Bonn
