Lorsqu'il s'agit de réactions chimiques, le fluor a la réputation d'être un « atome magique » en raison de sa capacité à augmenter l'absorption d'un médicament et à prolonger sa durée de vie. Cependant, les méthodes traditionnelles pour l'ajouter aux composés nécessitent des matériaux coûteux et peuvent être difficiles à mettre en œuvre.
Les scientifiques de l'Université Rice ont développé un processus fiable et rentable d'ajout de fluor aux molécules pour accroître l'efficacité des médicaments pharmaceutiques en utilisant une réaction de fer et de soufre. Selon une étude publiée dans Nature Chemistry , la réaction activée par la lumière peut être utilisée à la fois pour libérer le fluor des acides carboxyliques et pour l'incorporer dans des alcènes – des éléments constitutifs courants des produits pharmaceutiques et autres produits chimiques. La voie chimique développée par les chercheurs de Rice offre une nouvelle formule pour une fluoration plus facile, moins chère et plus efficace.
"Le secret de nombreux médicaments importants, du Prozac au Lipitor, réside dans un atome appelé fluor", a déclaré Julian West, jeune chercheur de Norman Hackerman-Welch et professeur adjoint de chimie. "Lorsqu'il est attaché aux molécules d'un médicament, ce petit atome peut accélérer l'action des traitements, plus longtemps et avec moins d'effets secondaires. Mais il est difficile de fixer le fluor lors de la fabrication de médicaments. Les processus existants nécessitent souvent des produits chimiques très coûteux, dangereusement réactifs et qui ne sont tout simplement pas disponibles. ça ne marche pas très bien."
Le groupe de recherche de West s'est demandé s'il pouvait trouver un moyen d'ajouter du fluor aux molécules grâce à un processus bon marché, efficace et sûr.
"C'était une idée ambitieuse lorsque nous avons démarré notre groupe de recherche en 2019, mais nous étions assez confiants de pouvoir le faire après avoir découvert que le fer et le soufre peuvent travailler ensemble pour créer une sorte de réaction appelée décarboxylation. ", a déclaré West.
Contrairement aux matières premières à base de métaux nobles utilisées pour synthétiser des molécules pour diverses industries, des éléments plus courants comme le fer et le soufre sont facilement accessibles, peu coûteux et abondants dans le monde entier. Plus tôt cette année, le groupe de recherche de West a découvert que lorsqu'il met en lumière le fer et le soufre, ils interagissent comme des clients de bar tapageurs qui se lancent dans une mêlée avec suffisamment d'énergie pour briser les molécules d'acide carboxylique, libérant ainsi des atomes de fluor pour une utilisation ailleurs. P>
"Les acides carboxyliques sont partout ; ils sont bon marché, disponibles et robustes", a déclaré West. "Le problème est que leur stabilité même les rend difficiles à briser en parties utiles. Si le fer et le soufre pouvaient décarboxyler ces matériaux courants, rendant ainsi leurs atomes de fluor disponibles, alors nous partirions pour la course."
Une fois que les chercheurs ont déterminé comment libérer le fluor de ces composés stables, ils ont ensuite dû trouver comment le refixer de manière efficace et sûre. Yen-Chu Lu, ancien doctorant de Rice, et Kang-Jie (Harry) Bian, étudiant diplômé en chimie, ont découvert que les acides carboxyliques fluorés pouvaient réagir avec les alcènes, une autre partie courante des molécules médicamenteuses.
"Les alcènes sont le plus souvent utilisés pour aider à assembler les médicaments, car ils peuvent être transformés en de nombreuses choses différentes, comme une fondation sur laquelle des parties plus complexes peuvent être construites", a déclaré West. "Yen-Chu et Harry ont déterminé que la même combinaison de fer et de soufre qui a craqué l'acide carboxylique pourrait faciliter la fixation du fragment de fluor nouvellement révélé aux alcènes."
Non seulement la nouvelle stratégie est rapide, simple et sûre, mais elle semble également applicable à une grande variété d'utilisations.
"Si vous souhaitez ajouter un morceau de fluor différent, mettez simplement un acide carboxylique différent", a déclaré West.
Lu et Bian ont travaillé avec Shih-Chieh Kao, étudiant diplômé de Rice, et Xiaowei Chen et David Nemoto Jr., étudiants de premier cycle, pour tester la stratégie.
"Ils ont vraiment poussé cette approche jusqu'à ses limites et n'en ont pas encore découvert les limites", a déclaré West. "L'équipe a fait un travail incroyable et je suis très chanceux d'avoir des collègues aussi créatifs dans notre groupe."
Plus d'informations : Bian, KJ. et al, Hydrofluoroalkylation photocatalytique d'alcènes avec des acides carboxyliques, Nature Chemistry (2023). DOI :10.1038/s41557-023-01365-0. www.nature.com/articles/s41557-023-01365-0
Informations sur le journal : Chimie naturelle
Fourni par l'Université Rice
