COLUMBUS, Ohio – Les chimistes ont dévoilé une méthode révolutionnaire pour générer une large gamme de blocs de construction chimique très utiles en utilisant des carbènes métalliques, selon de nouvelles recherches.
Les carbènes – des atomes de carbone hautement réactifs à vie et à véhémence – sont cruciaux dans les réactions chimiques impliquées dans la synthèse des médicaments et la science des matériaux. Cependant, la création de carbènes dans le laboratoire est traditionnellement un défi en raison des méthodes dangereuses et limitées disponibles.
Une équipe de l’Ohio State University a maintenant découvert un moyen beaucoup plus facile de produire des carbènes métalliques.
« Notre objectif était de déterminer si nous pouvions trouver de nouvelles méthodes pour accéder aux Carabènes que d’autres n’avaient pas trouvées auparavant », a déclaré David Nagib, co-auteur de l’étude, un professeur distingué en arts et sciences et professeur de chimie et de biochimie de l’Ohio State University. « Parce que si vous pouviez les exploiter d’une manière catalytique plus douce, vous pourriez atteindre une nouvelle réactivité, ce qui est essentiellement ce que nous avons fait. »
En utilisant le fer comme catalyseur et en le combinant avec des molécules à base de chlore qui génèrent efficacement des radicaux libres, l’équipe a pu former des carbènes non conformes auparavant. Ces carbènes ont ensuite réagi avec d’autres molécules pour former des cyclopropanes – les structures moléculaires à trois côtés essentielles à la production de divers médicaments et agrichématiques.
Malgré la disponibilité d’autres méthodes pour synthétiser les cyclopropanes, l’objectif de l’équipe était d’identifier l’approche la plus efficace et la plus polyvalente.
« Notre laboratoire est obsédé par l’essai d’obtenir les meilleures méthodes pour fabriquer des cyclopropanes dès que possible », a déclaré Nagib. «Nous avons l’œil sur le prix de l’inventaire de meilleurs outils pour faire de meilleurs médicaments, et en cours de route, nous avons résolu un énorme problème dans le monde du carbène.»
L’étude a récemment été publiée dans Science.
Outils de chimie plus sûrs, plus rapides et plus impactants
En résolvant l’un des défis persistants de la chimie, les chercheurs ont également découvert que leur méthode fonctionne dans l’eau – indiquant que les carbènes métalliques pourraient un jour être générés à l’intérieur des cellules vivantes pour aider à découvrir de nouvelles cibles médicamenteuses. Nagib a noté que cette dernière technique est «environ 100 fois meilleure» que n’importe quel laboratoire au cours de la dernière décennie.
« Notre laboratoire est vraiment un laboratoire de développement d’outils », a-t-il déclaré. «Et pour moi, la façon dont vous évaluez si elle est précieuse ou intéressante, c’est si les autres utilisent votre outil.»
Cette percée pourrait simplifier et améliorer la sécurité des processus de gaspillage en plusieurs étapes actuels utilisés pour générer des carbènes. À long terme, la nouvelle méthode peut permettre le développement de médicaments plus abordables, efficaces et durables.
Selon Nagib, l’approche a le potentiel de lutter contre les pénuries de médicaments cruciaux, notamment des antibiotiques, des antidépresseurs et des traitements pour les maladies cardiaques, Covid et VIH.
Reconnaissant l’importance mondiale de leur découverte, l’équipe vise à rendre cet outil accessible aux grands et aux petits laboratoires de recherche et aux sociétés pharmaceutiques. Nagib a souligné la nécessité d’un progrès continu de la technique pour débloquer son plein potentiel.
« Notre équipe de l’Ohio State s’est réunie dans la façon la plus cool et la plus collaborative de développer cet outil », a-t-il déclaré. « Nous allons donc continuer à courir pour montrer combien de types de catalyseurs différents sur lesquels il pourrait fonctionner et faire toutes sortes de molécules stimulantes et précieuses. »
Les autres co-auteurs de l’Ohio State incluent Khue Nguyen, Xueling MO, Bethany DeMuynck, Mohamed Elsayed, Jacob Garwood, Duong Ngo et Ilias Khan Rana. Le travail a été soutenu par la National Science Foundation, les National Institutes of Health et le Brown Institute for Basic Science.
