Même si nous semblons vivre dans un monde d’abondance, en coulisses, se procurer des quantités suffisantes d’ingrédients clés peut s’avérer difficile. Par exemple, la synthèse de certains antibiotiques, les antibiotiques bêta-lactamines, nécessite certaines molécules en grande quantité, et il a toujours été difficile d'obtenir suffisamment de ces molécules.
Dans une étude intitulée "Synthèse catalytique de dérivés de β-lactames par cycloaddition carbonylative d'acylsilanes avec des imines via un intermédiaire Fischer-carbène au palladium" et publiée dans Nature Catalysis , des chercheurs de l'Université d'Osaka dévoilent une nouvelle manière simplifiée de synthétiser l'échafaudage complexe de bêta-lactamines caractéristique des antibiotiques bêta-lactamines.
La pénicilline, le premier antibiotique produit en masse, est un exemple d’antibiotique bêta-lactamine. Ces antibiotiques constituent le premier choix pour certaines infections bactériennes car ils sont plus sélectifs et moins toxiques que la plupart des médicaments. Sans surprise, il existe des dizaines d'antibiotiques bêta-lactamines approuvés pour un usage clinique et en cours de développement.
Malheureusement, la synthèse de ces antibiotiques en laboratoire s’est révélée difficile en raison de leur structure petite mais complexe. Ainsi, des catalyseurs sont généralement nécessaires pour faciliter les étapes critiques de la synthèse. Un catalyseur, connu sous le nom de complexe Fischer-carbène, fonctionne bien mais doit être utilisé en grande quantité. La synthèse d'un catalyseur Fischer-carbène qui agit en petites quantités était l'objectif de l'étude de l'équipe de recherche.
"Notre nouveau système catalytique peut générer des complexes Fischer-carbène à partir de composés organosiliciés, qui ne sont pas toxiques", explique Tetsuya Inagaki, auteur principal de l'étude. "De plus, nous avons pu isoler et caractériser un intermédiaire clé :un complexe siloxycarbène-palladium."
Contrairement aux protocoles de synthèse Fischer-carbène précédents, le processus ne génère pas de déchets de chrome toxiques et ne nécessite pas de photo-irradiation. La réaction se déroule en une seule étape, est opérationnellement simple et ne nécessite qu'une petite quantité de catalyseur. Les chercheurs l'ont utilisé pour préparer l'échafaudage de l'antibiotique thiénamycine avec un rendement de 94 %.
"Nous sommes enthousiasmés car nos recherches aideront à synthétiser des catalyseurs Fischer-carbène qui seraient autrement difficiles à isoler et donneront accès à des éléments constitutifs de bêta-lactamines structurellement complexes dans un seul récipient de réaction", a déclaré Mamoru Tobisu, auteur principal. "Nous sommes impatients d'appliquer notre protocole de réaction à d'autres classes de cibles synthétiques."
Ce travail constitue une étape importante dans la simplification de la synthèse des bêta-lactamines, la structure moléculaire la plus courante des antibiotiques. Parce que le protocole de synthèse est simple et peu toxique, les applications à d'autres transformations chimiques devraient être simples.
Plus d'informations : Tetsuya Inagaki et al, Synthèse catalytique de dérivés de β-lactames par cycloaddition carbonylative d'acylsilanes avec des imines via un intermédiaire Fischer-carbène au palladium, Catalyse naturelle (2024). DOI :10.1038/s41929-023-01081-5
Informations sur le journal : Catalyse naturelle
Fourni par l'Université d'Osaka
