Une méthode simple et accessible améliore la structure de la puissance des médicaments

Une procédure chimique non identifiée fournit des cyclopropanes plus sûrs et plus pratiques.

De nombreux produits pharmaceutiques précliniques, cliniques et commerciaux, ainsi que des composés naturels, contiennent des cyclopropanes. Les cyclopropanes sont un anneau de trois atomes de carbone connectés dans lequel un carbone est attaché au reste de la molécule médicamenteuse et les deux autres sont attachés à deux atomes d'hydrogène. De nombreux produits pharmaceutiques ont des structures chimiques qui peuvent être utilisées pour augmenter leur efficacité.

Les techniques conventionnelles ne fonctionnent qu'avec des composés limités et nécessitent des matériaux très réactifs et potentiellement dangereux. Les anneaux à trois carbones contraints sont des éléments importants d’un large éventail de produits naturels, de médicaments et de produits agrochimiques. De nombreuses techniques de synthèse chimique utilisent encore de délicats centres de carbone double halogéné ou des réactifs diazoïques dangereux. Ils constituent un composant essentiel de nombreux médicaments, et leur ajout aux candidats médicaments peut constituer une partie importante du processus de découverte de médicaments.

La réaction catalysée par un métal d'un alcène avec un diazoalcane, un réactif très énergétique nécessitant des précautions de sécurité strictes, est la méthode la plus courante pour leur synthèse.

Les chercheurs de Penn State ont démontré une méthode sûre, efficace et pratique pour produire des cyclopropanes sur diverses molécules en utilisant un mécanisme chimique jusqu'alors inconnu. Cette technique innovante peut modifier ce processus critique lors de la recherche et de la production de médicaments.

De nombreux médicaments désormais approuvés par la Food and Drug Administration des États-Unis contiennent des cyclopropanes, notamment ceux utilisés pour traiter le COVID-19, l'asthme, l'hépatite C et le VIH/SIDA. Ces structures peuvent augmenter la puissance d'un médicament, modifier sa capacité à se dissoudre dans l'organisme, réduire les interactions avec des cibles indésirables et améliorer les performances globales.

Ramesh Giri, professeur de chimie au Eberly College of Science de Penn State et chef de l'équipe de recherche, a déclaré : « Les efforts précédents pour améliorer la création de cyclopropanes se sont concentrés sur la modification d'une voie mécaniste dévolue il y a plus de 60 ans. Nous avons abordé cela différemment et identifié une nouvelle voie simple, pratique et largement applicable.

Le nouveau procédé convertit les alcènes, produits chimiques chimiquement spécialisés dans la synthèse de nombreuses substances, en cyclopropanes. La technique utilise la « chimie radicalaire », dans laquelle certains atomes de carbone se retrouvent avec des électrons non appariés lors de réactions intermédiaires, appelées « radicaux libres », qui accélèrent la réaction.

La nouvelle méthode initialise la réaction avec la lumière visible et utilise des composants chimiques courants tels que l'oxygène. Toutes les fonctionnalités utilisées dans ce parcours sont disponibles dans le commerce ou facilement créées en laboratoire. Ils ne nécessitent aucune mesure de sécurité particulière et peuvent être stockés pendant de longues périodes. La réaction est suffisamment simple et sûre pour être incluse dans un laboratoire de chimie de premier cycle.

Pour produire des cyclopropanes, les méthodes traditionnelles ne fonctionnent bien qu’avec des composés simples. Les cyclopropanes sont souvent installés tôt dans la synthèse lorsque la molécule est moins complexe. Cependant, les étapes ultérieures peuvent provoquer l’ouverture de l’anneau ; ils nécessitent des tentatives ultérieures pour produire des dérivés moléculaires pour revenir à ces premières étapes. Les chercheurs ont utilisé cette nouvelle technique pour convertir avec succès une large gamme d’alcènes plus ou moins complexes en cyclopropanes. Il comprend des molécules pharmaceutiquement importantes telles que l’estrone stéroïde, la pénicilline et la vitamine B.

Giri a déclaré : « Tous les ingrédients utilisés dans cette voie sont disponibles dans le commerce ou faciles à créer en laboratoire et ne nécessitent aucune précaution de sécurité particulière, et le produit final peut être stocké pendant des périodes prolongées. Nous pouvons ajouter tous les ingrédients dans un seul mélange tout en étant exposé à l’air avec aussi peu que 10 % d’oxygène, et cela se déroule en une seule étape. La réaction est suffisamment simple et sûre pour que nous prévoyions de l’inclure dans un laboratoire de chimie de premier cycle.

Certains ingrédients peuvent également être échangés pour ajouter des groupes chimiques au produit final. Ils peuvent être utilisés pour atteindre divers objectifs médicinaux. L'un des constituants de la réaction est le méthylène, qui se présente sous des centaines de formes distinctes disponibles dans le commerce. Lorsque le cyclopropane se forme, ce groupe chimique unique distingue le méthylène ou d'autres groupes qui peuvent être ajoutés à un alcène. Les chercheurs ont utilisé 19 composés méthylène distincts pour démontrer la portée de la nouvelle approche.