Los químicos del Instituto de Investigación Scripps TSRI han inventado una nueva técnica para construir moléculas de fármacos quirales.
Las moléculas quirales son aquellas cuya complejidad estructural les permite tener formas de imagen especular, "zurdas" y "diestras". Para las moléculas de fármacos, generalmente solo una de esas formas funciona; la otra puede tener un lado no deseado-efectos - y, por lo tanto, los químicos farmacéuticos tienen una gran necesidad de métodos para construir moléculas en una sola forma quiral, en lugar de una mezcla uniforme de ambos.
La nueva técnica de construcción molecular, presentada en a ciencia el documento en línea First Release del 2 de febrero de 2017 representa un hito importante en la química quiral. Crea una estructura que los químicos llaman un centro quiral, lo que permite la síntesis de una gran variedad de medicamentos quirales y otros productos potencialmente valiosos.
Al mismo tiempo, a diferencia de la mayoría de las reacciones inductoras de quiralidad anteriores, solo requiere productos químicos de partida económicos y ampliamente disponibles.
"Este método esencialmente imita la capacidad de las enzimas en nuestras células para convertir moléculas orgánicas simples en moléculas quirales", dijo el autor principal Jin-Quan Yu, profesor de Frank y Bertha Hupp en el Departamento de Química del TSRI.
Durante la última década más o menos, Yu y su laboratorio han inventado docenas de nuevas reacciones de construcción de moléculas que han sido ampliamente adoptadas por los químicos en la academia y la industria. La mayoría son reacciones de activación de CH, que eliminan un átomo de hidrógeno H -La característica más simple y más común de las moléculas orgánicas: de uno de los átomos de carbono C de la columna vertebral molecular y reemplazarla con un grupo de átomos más complejo llamado grupo funcional.
Cada vez más, Yu y sus colegas han diseñado estas reacciones para crear la asimetría necesaria para los medicamentos quirales.
En un papel en ciencia en agosto pasado, por ejemplo, describieron un conjunto de reacciones de creación de asimetría quiral que funcionan activando selectivamente solo uno de los dos átomos de hidrógeno en un grupo metileno CH2, una característica de muchas moléculas orgánicas. Como la mayoría de los CHactivaciones desarrolladas por el Laboratorio Yu, esta reacción emplea un átomo de paladio para romper el enlace CH objetivo, y una molécula especial de "ligando" para dirigir el átomo de paladio precisamente a donde necesita ir.
El nuevo conjunto de reacciones tiene un objetivo aún más desafiante: un grupo de átomos de carbono e hidrógeno conocido como grupo isopropílico, otra característica de muchas moléculas orgánicas. Los ligandos desarrollados para la reacción, derivados de la aminometil oxazolina, seleccionan efectivamente un carbonoen un solo lado del grupo isopropilo y reemplazar uno de sus átomos de hidrógeno con un grupo funcional.
El equipo de Yu demostró que pueden usar los ligandos para agregar grupos funcionales arilo, alqueno y alquino, bloques de construcción comunes en la construcción de moléculas de drogas.
El material de partida previsto para las nuevas reacciones es una molécula portadora de isopropilo llamada ácido isobutírico, aunque las reacciones también funcionan bien en moléculas relacionadas. El ácido isobutírico se produce a bajo costo en cantidades muy grandes usando métodos industriales estándar, y también puede sergenerado a partir de la biomasa residual, como la caña de azúcar triturada, lo que lo convierte en un ingrediente más ecológico para las reacciones químicas.
El ácido isobutírico también se encuentra en la naturaleza, y las bacterias y otros organismos han desarrollado enzimas que lo convierten en moléculas quirales naturales. En las últimas décadas, los químicos farmacéuticos han aprendido a aprovechar algunas de estas reacciones enzimáticas naturales, utilizando bacterias genéticamente modificadas- para ayudarlos a construir moléculas de fármacos quirales. Sin embargo, estas reacciones impulsadas por enzimas están restringidas al ácido isobutírico como molécula de partida y están muy limitadas en las moléculas quirales que pueden producir. El nuevo ligando / catalizador, mientras que esencialmente imita la proeza sintética de la naturaleza, es mucho más versátil.
"Ahora que sabemos cómo romper selectivamente ese enlace CH con un catalizador de paladio, no estamos limitados a las reacciones que las enzimas pueden hacer", dijo Yu.
Agregó que los investigadores de Bristol-Myers Squibb, que tiene un acuerdo de colaboración de investigación con el Laboratorio Yu, ya están utilizando las nuevas reacciones para producir nuevas moléculas potenciales de fármacos.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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