Historiquement, l’une des principales façons dont les chimistes organiques ont exploré et créé des composés consiste à construire un squelette carboné et à apporter des modifications à sa structure. Mais au lieu de construire un squelette carboné à partir de zéro pour fabriquer de nouveaux composés, les scientifiques d’UChicago ont développé une nouvelle méthode permettant d’insérer des atomes dans un cadre carboné déjà existant.
L’innovation vient de un article récemment publié dans Science, par Rui Zhang, étudiant diplômé de cinquième année au Guangbin Dong Lab. Zhang, avec l’aide de Tingting Yu, étudiant de premier cycle, a développé une nouvelle stratégie de « crochet et glissement » qui promet d’optimiser la chimie médicinale.
« Cela pourrait conduire à un accès rapide à différents candidats-médicaments et donc à un gain de temps considérable dans le processus de découverte de médicaments », a déclaré Zhang.
Homologation
En mai 2021, Zhang a commencé à travailler sur un problème lié à la manière dont les scientifiques créent de nouvelles molécules.
En modifiant systématiquement la structure des molécules, les scientifiques peuvent explorer comment ces changements affectent les propriétés des substances avec lesquelles ils travaillent, fournissant ainsi un outil utile pour adapter les molécules aux besoins spécifiques de diverses applications. Cela est particulièrement pertinent dans des domaines tels que le développement de médicaments, où de nouvelles identifications de pistes peuvent potentiellement sauver des vies.
Plus précisément, Zhang souhaitait réaliser avec succès le processus d’homologation des amides, une difficulté qui préoccupait le secteur et qui n’avait pas encore été résolue.
L’homologation est l’une des stratégies les plus importantes en matière de modification moléculaire.
Lors de l’homologation, les scientifiques construisent une famille de molécules apparentées où chaque membre a une structure plus longue que la précédente. Une fois identifiés, ils ajoutent ensuite des éléments constitutifs spécifiques, souvent appelés groupes méthylène. Aussi efficace que soit ce processus, pendant des années, lorsque les enquêteurs ont tenté d’homologuer les amides, un composé présent dans les protéines et de formidables polymères comme les plastiques, ils se sont heurtés à de la résistance et à des difficultés. Comparés à d’autres groupes fonctionnels, les amides se sont révélés difficiles car ils sont laconiquement inertes, ce qui les rend difficiles à activer et donc à manipuler.
Inspiré par le défi technique, Zhang ne s’est pas contenté de surmonter la difficulté, mais de trouver de nouvelles façons de bien le faire.
« Il n’existe aucune méthode pour homologuer les amides », a déclaré le professeur Guangbin Dong, également auteur de l’étude. « Notre objectif était de fournir une homologation réglable afin que nous puissions insérer une unité en carbone de presque n’importe quelle longueur. »
Crochet et coulisse
Là où les méthodes précédentes n’ont pas permis d’obtenir les résultats souhaités, Zhang a pu mener à bien le processus et même plus encore.
Avec ce que Dong décrit comme une « stratégie de crochet et de coulissement », ils ont trouvé la clé non seulement pour activer la liaison, mais aussi pour rendre le processus d’homologation réglable.
Une fois que Zhang a défini la méthode d’activation, il a passé encore deux ans à peaufiner le projet, à examiner différentes conditions et à trouver des moyens plus efficaces d’activer et de créer des liens.
Avec la publication dans Scienceil a désormais le sentiment que son travail a enfin porté ses fruits.
« Nous avons acquis de nouvelles connaissances sur la façon de rompre cette liaison carbone-carbone très inerte et nous espérons que cela pourra inspirer le domaine à étudier davantage cette activation de liaison chimique inerte », a déclaré Zhang. « Nous espérons que cela indiquera à la communauté que si vous concevez bien la stratégie et qu’elle dispose d’un excellent catalyseur, même un lien inerte peut être manipulé. »
Plus d’information:
Rui Zhang et al, Homologation d’amide accordable catalysée par Rhodium grâce à une stratégie de crochet et de glissement, Science (2023). DOI : 10.1126/science.adk1001