Un metodo semplice e accessibile migliora la struttura della potenza del farmaco

Una procedura chimica non identificata fornisce un ciclopropano più sicuro e pratico.

Molti prodotti farmaceutici preclinici, clinici e commerciali, nonché composti naturali, contengono ciclopropani. I ciclopropani sono un anello di tre atomi di carbonio collegati in cui un carbonio è attaccato al resto della molecola del farmaco e gli altri due sono attaccati a due atomi di idrogeno. Molti prodotti farmaceutici hanno strutture chimiche che possono essere utilizzate per aumentarne l’efficacia.

Le tecniche convenzionali operano solo con composti limitati e richiedono materiali altamente reattivi e possibilmente pericolosi. Gli anelli filtrati a tre atomi di carbonio sono elementi significativi di una vasta gamma di beni naturali, medicinali e prodotti chimici per l'agricoltura. Molte tecniche di sintesi chimica utilizzano ancora delicati centri di carbonio a doppio alogeno o pericolosi reagenti diazo. Sono una componente essenziale di molti farmaci e aggiungerli ai farmaci candidati può rappresentare una parte importante del processo di scoperta dei farmaci.

La reazione catalizzata da un metallo di un alchene con un diazo alcano, un reagente molto energetico che richiede rigorose precauzioni di sicurezza, è il metodo più comune per la loro sintesi.

I ricercatori della Penn State hanno dimostrato un metodo sicuro, efficiente e pratico per produrre ciclopropani su varie molecole utilizzando un meccanismo chimico precedentemente sconosciuto. Questa tecnica innovativa può cambiare questo processo critico durante la ricerca e la produzione di farmaci.

Molti farmaci ora approvati dalla Food and Drug Administration statunitense contengono ciclopropani, compresi quelli usati per trattare il COVID-19, l’asma, l’epatite C e l’HIV/AIDS. Queste strutture possono aumentare la potenza di un farmaco, modificarne la capacità di dissolversi nel corpo, ridurre le interazioni con obiettivi indesiderati e migliorare le prestazioni generali.

Ramesh Giri, professore di chimica presso l’Eberly College of Science della Penn State e leader del gruppo di ricerca, ha dichiarato: “Gli sforzi precedenti per migliorare la creazione di ciclopropani si sono concentrati sull’alterazione di un percorso meccanicistico devoluto più di 60 anni fa. Abbiamo affrontato questo problema in modo diverso e identificato un percorso nuovo, semplice, pratico e ampiamente applicabile”.

Il nuovo processo converte gli alcheni, sostanze chimiche chimicamente specializzate nella sintesi di numerose sostanze, in ciclopropani. La tecnica utilizza la “chimica dei radicali”, in cui alcuni atomi di carbonio vengono lasciati con elettroni spaiati durante reazioni intermedie, note come “radicali liberi”, che accelerano la reazione.

Il nuovo metodo avvia la reazione con luce visibile e utilizza componenti chimici comuni come l'ossigeno. Tutte le funzionalità utilizzate in questo percorso sono disponibili in commercio o facilmente creabili in laboratorio. Non richiedono particolari precauzioni di sicurezza e possono essere conservati per periodi prolungati. La reazione è semplice e abbastanza sicura da poter essere inclusa in un laboratorio di chimica universitario.

Per produrre ciclopropani, i metodi tradizionali funzionano bene solo con composti semplici. I ciclopropani vengono spesso installati all'inizio della sintesi quando la molecola è meno complessa. Tuttavia, le fasi successive possono causare l'apertura dell'anello; richiedono tentativi successivi di produrre derivati ​​molecolari per tornare a quei primi passi. I ricercatori hanno utilizzato la nuova tecnica per convertire con successo un'ampia gamma di alcheni con vari gradi di complessità in ciclopropani. Comprende molecole farmaceuticamente significative come l'estrone steroide, la penicillina e la vitamina B.

Giri ha affermato: “Tutti gli ingredienti utilizzati in questo percorso sono disponibili in commercio o facili da creare in laboratorio e non richiedono particolari precauzioni di sicurezza e il prodotto finale può essere conservato per periodi prolungati. Possiamo aggiungere tutti gli ingredienti insieme in un'unica miscela mentre siamo esposti all'aria con solo il 10% di ossigeno e si procede in un unico passaggio. La reazione è abbastanza semplice e sicura da consentirci di includerla in un laboratorio di chimica universitario”.

Alcuni ingredienti possono anche essere scambiati per aggiungere gruppi chimici al prodotto finale. Possono essere utilizzati per raggiungere una varietà di scopi medicinali. Uno dei costituenti della reazione è il metilene, disponibile in centinaia di forme distinte disponibili in commercio. Quando si forma il ciclopropano, questo gruppo chimico unico distingue il metilene o altri gruppi che possono essere aggiunti a un alchene. I ricercatori hanno utilizzato 19 distinti composti di metilene per dimostrare la portata del nuovo approccio.