Des chercheurs ont stabilisé le carbone atomique pour des conditions de réaction courantes en chimie organique

Les produits pharmaceutiques contiennent généralement quelques dizaines d’atomes et un nombre similaire de liaisons chimiques entre les atomes. Ainsi, la conception d’architectures de médicaments complexes à partir de simples précurseurs à l’aide des techniques de la chimie organique nécessite généralement une planification minutieuse et des étapes fastidieuses et progressives. L’étalon-or dans la synthèse de médicaments consiste à créer, en une seule étape, autant de liaisons chimiques que possible. En principe, l’ajout d’un atome de carbone – en formant quatre liaisons en une seule étape – à un précurseur de drogue peut être un moyen d’y parvenir. Malheureusement, le carbone atomique est généralement trop instable pour être utilisé dans des conditions de réaction chimique courantes. C’est le problème auquel les chercheurs ont cherché à répondre.

“Parce que le carbone atomique est trop instable pour être utilisé dans la synthèse organique, les réactifs tels que les dihalocarbènes sont essentiellement tout ce qui est disponible en tant qu’équivalents de carbone atomique”, explique Miharu Kamitani, l’auteur principal de l’étude. “Nous avons élargi la boîte à outils pour de telles réactions et avons appliqué notre technique à un produit pharmaceutique établi.”

La découverte des chercheurs de l’Université d’Osaka est basée sur une classe de molécules appelées carbènes N-hétérocycliques. Par un processus chimique connu sous le nom de résonance, ces molécules contiennent une version stabilisée d’un équivalent d’atome de carbone. Par une réaction simple avec des amides alpha, bêta-insaturés (une molécule importante dans la progression du cancer), diverses gamma-lactamines (molécules cycliques courantes dans les antibiotiques) ont été produites en une seule étape, souvent avec un rendement supérieur à 60 %. Il convient de noter en particulier une modification chimique en une étape de l’aminoglutéthimide – un médicament pour traiter les convulsions et d’autres conditions – avec un rendement de 96 %. Ainsi, même des médicaments complexes peuvent être modifiés pour le ciblage des médicaments et les études d’activité, ainsi qu’une myriade d’autres procédures qui sont par ailleurs des aspects synthétiquement complexes de la découverte de médicaments.

“Les sociétés pharmaceutiques sont toujours à la recherche de réactions simples qui réalisent des transformations chimiques complexes”, explique Mamoru Tobisu, auteur principal de l’étude. “Nous prévoyons que notre réaction de dopage à un seul atome de carbone sera largement utile dans ce contexte.”

Ce travail a réussi à utiliser un équivalent carbone atomique pour former quatre liaisons chimiques en une seule étape, synthétiser des architectures chimiques pharmaceutiquement utiles et transformer fondamentalement la nature chimique d’une molécule médicamenteuse établie. L’approche des chercheurs de l’Université d’Osaka sera utile pour préparer rapidement des produits pharmaceutiques potentiels, ce qui accélérera la recherche et le développement de médicaments ainsi que la production de médicaments actuellement établis, en particulier si l’approche est étendue à des classes supplémentaires de transformations en chimie organique.