Atteindre un niveau de précision permettant de créer des médicaments et des matériaux complexes avec une précision extrême est un objectif de longue date des scientifiques et des sociétés pharmaceutiques. Si cette précision est atteinte, elle pourrait conduire au développement de traitements médicamenteux plus efficaces.
Des scientifiques de l’Université de Rochester, dirigés par Shauna Paradine, professeure adjointe au Département de chimie, ont mis au point une méthode révolutionnaire pour produire des produits en utilisant un « assistant » chimique pour guider les réactions de manière extrêmement précise. publié dans Nature Communicationsouvre la porte à un développement de médicaments plus efficace tout en apportant des avancées fondamentales dans la création de nouveaux matériaux.
Surmonter les biais moléculaires
Dans les réactions chimiques, deux molécules peuvent souvent se rencontrer de plusieurs façons. Cependant, il est difficile pour les scientifiques de contrôler exactement la manière dont ces interactions se produisent. Parfois, les molécules ont un biais, appelé biais de substrat, dans la façon dont elles interagissent, préférant réagir ou se combiner d’une manière spécifique.
« Si vous parvenez à surmonter ce biais, vous avez la possibilité d’accéder à des configurations de molécules de votre produit auxquelles vous ne pourriez pas accéder autrement », explique Paradine.
Qu’est-ce qu’un ligand ?
Un ligand est un atome, un ion ou une molécule qui se lie à un atome ou à un ion métallique central. La nature des ligands et de l’atome métallique central peut influencer les propriétés et la réactivité du complexe résultant.
Paradine et son équipe ont découvert une méthode permettant de surmonter le biais du substrat en utilisant un ligand, ce qui rend la réaction plus précise. Plus précisément, le ligand était capable de changer la direction dans laquelle les molécules réagissent, sans altérer aucune autre partie du processus chimique.
L’équipe a testé de nombreux ligands à base de phosphore, couramment utilisés pour les réactions impliquant le palladium métallique. Un seul d’entre eux a pu modifier la sélectivité de la réaction.
« C’était un peu comme choisir une aiguille dans une botte de foin », explique Paradine.
Chimie transformatrice des ligands et découverte de médicaments
Bien que les chercheurs aient utilisé un ligand spécifique dans une réaction particulière de cette étude, ils ont appliqué les données pour créer un modèle prédictif afin de comprendre la sélectivité qu’ils observaient dans les réactions. Le modèle permet de déterminer comment différents ligands affectent une réaction, ouvrant la voie à l’utilisation d’une approche centrée sur les ligands dans d’autres types de réactions chimiques.
Cette recherche a des implications importantes dans la découverte et le développement de médicaments.
« Les produits que nous fabriquons contiennent des structures fondamentales que l’on retrouve souvent dans des molécules biologiquement actives », explique Paradine. « Dans la découverte de médicaments, il est très important de pouvoir affiner une molécule pour optimiser ses diverses propriétés. »
Dans la recherche pharmaceutique, la modification et l’optimisation des propriétés d’une molécule nécessitent généralement un travail complexe. En changeant simplement un ligand, les scientifiques peuvent désormais obtenir différentes configurations d’une molécule à partir de la même réaction.
« Cette approche nous permet de créer rapidement et de manière sélective des molécules complexes et utiles, nous offrant ainsi davantage d’options à explorer dans l’espace chimique », explique Paradine.
Plus d’informations :
Dasha Rodina et al., Contrôle par ligand de la régiosélectivité dans les réactions d’hétéroannulation catalysées par le palladium des 1,3-diènes, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49803-y