Les scientifiques conçoivent des ligands chiraux pour générer des composés utiles

Actuellement, divers composés thérapeutiques sur le marché, tels que les protéines, les enzymes et les acides aminés, sont des «composés chiraux» – des molécules avec deux structures qui sont des images «miroir» l'une de l'autre mais ne peuvent pas être superposées.

Bien que les deux variantes de la molécule, également appelées «énantiomères», soient structurellement les mêmes, la façon dont elles sont orientées (leur «chiralité») les rend fonctionnellement différentes l'une de l'autre. Les médicaments peuvent être soit un seul énantiomère, soit des mélanges racémiques (composés des deux énantiomères), souvent désignés respectivement par (S) ou (R).

Ils ont souvent des activités biologiques distinctes: par exemple, un énantiomère du produit pharmaceutique peut être beaucoup plus efficace que son homologue (comme la thalidomide, un mélange racémique qui a provoqué diverses malformations congénitales chez les enfants).

Ainsi, la synthèse efficace des composés chiraux est cruciale dans le domaine de la conception de médicaments.

Dans une nouvelle étude publiée dans Science chimique, un groupe de scientifiques, dirigé par le professeur Sukwon Hong du Gwangju Institute of Science and Technology et le professeur Brian M. Stoltz du California Institute of Technology, a conçu une nouvelle méthode catalytique qui peut générer des composés chiraux utiles.

Les molécules chirales ont joué un rôle clé dans la chimie moderne, en particulier dans la chimie médicinale. Leur développement peut fournir un moyen synthétique efficace de concevoir des produits pharmaceutiques. « 

Sukwon Hong, professeur, Institut des sciences et technologies de Gwangju

Pour commencer, les scientifiques se sont concentrés sur la conception de nouveaux «ligands» chiraux, qui sont des molécules qui agissent comme des catalyseurs en se liant aux métaux et peuvent, dans ce cas, faciliter la génération de produits chiraux appelés chromanones.

Des études antérieures ont déjà signalé différents types de réactions pouvant produire des chromanones, mais elles se sont concentrées sur les chromanones trisubstituées (avec trois groupes fonctionnels ou atomes substituants dans la molécule). Dans cette étude, les scientifiques ont conçu des ligands chiraux appelés «ligands pyridine-dihydroisoquinoléine (PyDHIQ)».

Ils ont utilisé ces ligands dans une réaction catalytique appelée «addition de conjugué asymétrique», dans laquelle ces ligands agissent comme un catalyseur en se liant au palladium métallique, générant des chromanones tétrasubstituées (celles avec quatre groupes fonctionnels).

Non seulement cette réaction utilisant les nouveaux ligands a généré des composés chiraux utiles avec de nombreuses bioactivités en une seule étape, mais les produits ont également eu un bon rendement et une énantiosélectivité élevée – ce qui rend le processus efficace et rentable.

Les scientifiques ont ensuite testé ces ligands dans des réactions avec diverses sources différentes, qui ont abouti à la génération efficace de chromanones tétrasubstituées.

Il s'agissait de la première méthode de synthèse de produits chromanones hautement énantiosélectifs contenant des stéréocentres tétrasubstitués. Le professeur Hong déclare: «La conception du ligand est le concept le plus important de cette recherche.

Nous avons introduit un nouveau « fragment » appelé le fragment dihydroisoquinoléine dans la structure du ligand, qui a contribué à créer un environnement stérique optimal pour générer des chromanones tétrasubstituées. « 

Le développement de nouveaux médicaments et de composés utiles est un aspect important des progrès dans le domaine de la médecine.

Cette étude propose une nouvelle stratégie en une seule étape pour développer des composés bioactifs, qui ont une myriade d'applications dans le développement de médicaments. Le professeur Hong conclut avec optimisme: « Notre réaction catalytique récemment développée ouvre la voie à la synthèse de nouveaux médicaments et produits naturels. »