L’ingrédient actif de nombreux médicaments est ce que l’on appelle une petite molécule : plus grosse que l’eau, beaucoup plus petite qu’un anticorps et principalement constituée de carbone. Il est cependant difficile de fabriquer ces molécules si elles nécessitent un carbone quaternaire, un atome de carbone lié à quatre autres atomes de carbone. Mais maintenant, les scientifiques de Scripps Research ont découvert un moyen potentiellement rentable de produire ces motifs délicats.
Dans les nouvelles découvertes, publiées dans Science le 5 avril 2024, les chimistes de Scripps Research montrent qu’il est possible de convertir des matières premières chimiques en carbones quaternaires à l’aide d’un seul catalyseur de fer peu coûteux. Cette méthode pourrait bénéficier aux développeurs de médicaments en rendant les molécules moins chères et plus faciles à produire à petite et grande échelle.
« Les carbones quaternaires sont omniprésents dans divers domaines de recherche, de la découverte de médicaments à la science des matériaux », explique Nathan Dao, co-premier auteur et titulaire d’un doctorat. candidat à Scripps Research. « La synthèse des carbones quaternaires constitue cependant un défi de longue date dans le domaine de la chimie organique, nécessitant généralement de nombreuses étapes et s’appuyant sur des conditions difficiles ou des matières premières moins accessibles. »
Outre Dao, les co-premiers auteurs de l’étude comprenaient Xu-Cheng Gan et Benxiang Zhang.
Les catalyseurs sont des substances utilisées pour accélérer la vitesse d’une réaction chimique. Parfois, plusieurs catalyseurs différents sont nécessaires pour favoriser une certaine réaction et obtenir le résultat souhaité : une véritable « soupe réactionnelle ». Mais les catalyseurs peuvent être très coûteux et ils ne réagissent pas toujours comme prévu : plus on utilise de catalyseurs, plus de déchets sont produits. Mais les scientifiques de Scripps Research ont déterminé qu’un seul catalyseur pouvait jouer plusieurs rôles cruciaux.
« Une réaction chimique difficile nécessite souvent de nombreux composants en interaction », selon le co-auteur principal Ryan Shenvi, Ph.D., professeur au département de chimie de Scripps Research. « L’un des avantages de ce travail est qu’il est incroyablement simple. »
L’équipe a identifié des conditions simples pour convertir les acides carboxyliques et les oléfines, deux grandes classes de matières premières chimiques (ou matières premières qui alimentent une machine ou un processus industriel) en carbones quaternaires en utilisant un catalyseur à base de fer peu coûteux. De plus, ces matières premières chimiques sont non seulement abondantes, mais elles sont également peu coûteuses.
« Des réactions similaires ont gagné du terrain ces derniers temps, cette découverte était donc inévitable », explique Shenvi. « Ces pièces figuraient déjà dans la littérature, mais personne ne les avait rassemblées auparavant. »
Dans l’ensemble, l’étude, qui a été réalisée en collaboration avec le laboratoire du co-auteur principal Phil Baran, Ph.D., titulaire de la chaire Dr Richard A. Lerner du département de chimie de Scripps Research, met en évidence le rôle actuel de la chimie. dans le développement de la technologie moderne et des produits pharmaceutiques.
« Ce travail est une autre démonstration frappante de la puissance de l’atmosphère collaborative chez Scripps Research pour découvrir de nouvelles transformations qui peuvent avoir un impact considérable sur la simplification de la pratique de la synthèse organique », ajoute Baran.
Outre Gan, Zhang, Dao, Baran et Shenvi, les auteurs de l’étude « Quaternisation du carbone des esters et oléfines actifs redox par couplage décarboxylatif » sont Cheng Bi, Maithili Pokle, Liyan Kan et Yu Kawamata de Scripps Research ; Michael R. Collins de Pfizer Pharmaceuticals ; Chet C. Tyrol de Pfizer Medicine Design ; et Philippe N. Bolduc et Michael Nicatri de Biogen Inc.
Plus d’information:
Xu-cheng Gan et al, Quaternisation du carbone des esters et oléfines actifs rédox par couplage décarboxylatif, Science (2024). DOI : 10.1126/science.adn5619