Un objectif majeur de la chimie organique et médicinale au cours des dernières décennies a été la synthèse rapide de molécules tridimensionnelles pour le développement de nouveaux médicaments. Ces médicaments candidats présentent une variété de propriétés améliorées par rapport aux constructions moléculaires principalement plates, qui se reflètent dans les essais cliniques par une efficacité et des taux de réussite in addition élevés. Cependant, ils ne pouvaient être produits qu’à grands frais ou pas du tout en utilisant les méthodes précédentes. Des chimistes dirigés par le professeur Frank Glorius (Université de Münster, Allemagne) et ses collègues le professeur M. Kevin Brown (Indiana College Bloomington) et le professeur Kendall N.Houk (Université de Californie, Los Angeles) ont maintenant réussi à convertir plusieurs courses de molécules plates contenant de l’azote dans les structures tridimensionnelles souhaitées. En utilisant furthermore de 100 nouveaux exemples, ils ont pu démontrer la large applicabilité du processus. Cette étude sera publiée par Science le vendredi 26 mars 2021.



Le transfert d’énergie médié par la lumière surmonte la barrière énergétique

L’une des méthodes les as well as efficaces pour synthétiser des architectures tridimensionnelles implique l’ajout d’une molécule à une autre, appelée cycloaddition. Dans ce processus, deux nouvelles liaisons et un nouvel anneau se forment entre les molécules. Pour les systèmes aromatiques – c’est-à-dire les composés cycliques plats et particulièrement stables – cette réaction n’était pas réalisable avec les méthodes précédentes. La barrière énergétique qui empêche une telle cycloaddition n’a pas pu être surmontée même avec l’application de chaleur. Pour cette raison, les auteurs de l’article « Science » ont exploré la possibilité de surmonter cette barrière grâce à un transfert d’énergie médié par la lumière.



« Le motif de l’utilisation de l’énergie lumineuse pour construire des structures chimiques as well as complexes se retrouve également dans la nature », explique Frank Glorius. le dioxyde de carbone et l’eau, nous utilisons le transfert d’énergie médié par la lumière pour produire des molécules cibles tridimensionnelles complexes à partir de buildings de foundation plates.

Nouvelles dimensions de la chimie organique grâce à la synthèse médiée par la lumière publication dans'Science'

De nouveaux candidats-médicaments pour les apps pharmaceutiques ?

Les scientifiques soulignent les « énormes possibilités » de la méthode. Les nouveaux motifs structurels non conventionnels présentés par l’équipe dans l’article « Science » élargiront considérablement la gamme de molécules que les chimistes médicinaux peuvent prendre en compte dans leur recherche de nouveaux médicaments : par exemple, des éléments de base contenant de l’azote et très pertinents pour les produits pharmaceutiques, tels que comme les quinoléines, les isoquinolines et les quinazolines, peu utilisées en raison de problèmes de sélectivité et de réactivité. Grâce au transfert d’énergie médié par la lumière, ils peuvent maintenant être couplés à une huge gamme d’alcènes structurellement diversifiés pour obtenir de nouveaux candidats médicaments tridimensionnels ou leurs squelettes. Les chimistes ont également démontré une variété de transformations innovantes pour le traitement ultérieur de ces squelettes synthétisés, en utilisant leur experience pour ouvrir la voie à des purposes pharmaceutiques. La grande praticité de la méthode et la disponibilité des matières premières nécessaires sont cruciales pour l’utilisation long run de la technologie : les molécules utilisées sont disponibles dans le commerce à faible coût ou faciles à produire.

« Nous espérons que cette découverte donnera un nouvel élan au développement de nouveaux agents médicaux et sera également appliquée et étudiée de manière interdisciplinaire », explique Jiajia Ma. Kevin Brown ajoute : « Notre percée scientifique peut également gagner en significance dans la découverte d’agents de protection des cultures et au-delà. »

Synergie de chimie expérimentale et computationnelle

Autre particularité de l’étude : les scientifiques ont clarifié le mécanisme de réaction et la framework exacte des molécules produites pour la première fois non seulement de manière analytique et expérimentale en détail, mais aussi through la « chimie computationnelle » : Kendall Houk et Shuming Chen ont réalisé un ordinateur détaillé. modélisation assistée de la réaction. Ils ont pu montrer comment ces réactions fonctionnent et pourquoi elles se produisent de manière très sélective. « Cette étude est un superb exemple de la synergie de la chimie théorique expérimentale et computationnelle », souligne Shuming Chen, maintenant professeur à l’Oberlin University dans l’Ohio. « Notre élucidation mécanique détaillée et notre compréhension des ideas de réactivité permettront aux scientifiques de développer des méthodes complémentaires et d’utiliser ce que nous avons appris pour concevoir des itinéraires synthétiques additionally efficaces à l’avenir », ajoute Kendall Houk.

L’histoire derrière la publication

En utilisant la méthode du transfert d’énergie médié par la lumière, Jiajia Ma / Frank Glorius (Université de Münster) et Renyu Guo / Kevin Brown (Université de l’Indiana) ont eu du succès, indépendamment. Grâce à des collaborations avec Kendall Houk et Shuming Chen à l’UCLA, les deux groupes de recherche ont appris la découverte mutuelle. Les trois groupes ont décidé de développer davantage leurs découvertes ensemble afin de partager leur percée avec la communauté scientifique dès que achievable et de fournir aux chimistes médicinaux cette technologie pour développer de nouveaux médicaments.