Percée de la chimie click : une méthode innovante révolutionne le développement de médicaments
Des plates-formes innovantes permettent la synthèse rapide de triazoles, qui ont des applications importantes en médecine, en biochimie et en science des matériaux
Les molécules moyennes d'un poids moléculaire supérieur à 1 000 sont difficiles à synthétiser en raison des nombreuses étapes et du temps qu'elles nécessitent, ce qui exige le développement d'une nouvelle approche capable de surmonter ces inconvénients. La chimie click est devenue un outil essentiel de la chimie appliquée en raison de sa simplicité, de son efficacité et de sa polyvalence. Cette approche de la synthèse chimique permet d'assembler rapidement et de manière fiable de petites molécules en structures plus grandes et plus complexes, souvent avec un minimum de réactions secondaires et de sous-produits. Par définition, les réactions de chimie click sont hautement sélectives et efficaces, ce qui les rend idéales pour créer des composés spécifiques de manière contrôlée et prévisible.
En poussant cette idée plus loin, les chimistes ont mis au point des plates-formes moléculaires qui permettent la chimie à triple clic, c'est-à-dire le développement de molécules stables dotées de trois groupes fonctionnels différents qui servent de sites de réaction distincts et ciblés. Bien que ces plateformes "trivalentes" permettent la synthèse efficace de composés complexes, la formation sélective de triazoles à l'aide de plateformes dotées de groupements azide et alcyne reste un défi non résolu.
Dans ce contexte, une équipe de recherche dirigée par le professeur associé Suguru Yoshida de l'Université des sciences de Tokyo (TUS), au Japon, a entrepris de développer de nouvelles plateformes trivalentes capables de produire des triazoles hautement fonctionnels. L'équipe a veillé à la coordination avec les objectifs de développement durable (ODD) des Nations unies - ODD 3 (bonne santé et bien-être), ODD 7 (énergie abordable et propre) et ODD 9 (industrie, innovation et infrastructure). Cette étude, publiée dans la revue Chemical Communications le 7 janvier 2025, a été cosignée par M. Takahiro Yasuda, étudiant en maîtrise, et M. Gaku Orimoto, qui a obtenu une maîtrise en 2023, tous deux de l'Université de Californie du Sud.
Les chercheurs ont réussi à créer des plateformes trivalentes stables pour la chimie à triple clic, grâce à un linker plus long dans l'échafaudage central. L'équipe de recherche a démontré comment une grande variété de molécules pouvait être produite en ciblant séquentiellement chaque groupement fonctionnel de la plateforme trivalente. Par exemple, ils ont tiré parti de la réaction d'échange soufre-fluorure pour cibler le groupement fluorosulfonyle et produire différents alcools avec des rendements élevés sans affecter les groupements azide et alcyne. Ils ont ensuite effectué diverses transformations sur le groupement azoture, notamment la cycloaddition azide-alkyne catalysée par le cuivre, la cycloaddition azide-alkyne promue par la souche et la ligature de Bertozzi-Staudinger. Enfin, grâce à un large éventail de troisièmes transformations possibles ciblant la partie alcyne restante, les chercheurs ont réussi à synthétiser des triazoles complexes.
Notamment, il n'était pas strictement nécessaire de suivre l'ordre décrit ci-dessus pour cibler chaque groupement, car les chercheurs ont démontré la formation de triazoles de manière sélective lors d'expériences ultérieures. De plus, les triazoles complexes ont pu être obtenus par une réaction simple, en une seule fois. "Les réactions click sélectives avec des molécules comportant à la fois des parties azide et alcyne ne sont pas faciles, mais nous avons pu élucider le fait que chaque réaction click se déroule de manière hautement sélective en choisissant correctement les partenaires réactionnels alcyne ou azide qui réagissent de manière préférentielle avec le groupe ciblé dans les conditions adéquates", explique Yoshida.
Les plateformes de chimie à triple clic développées dans cette étude ont des implications importantes dans plusieurs domaines d'application. Par exemple, les multi-triazoles fonctionnalisés, qui peuvent être facilement préparés avec un rendement élevé, sont précieux pour le développement de médicaments, la science des matériaux et la bio-ingénierie. Ils sont compatibles avec de nombreuses cibles biologiques, telles que les enzymes et les récepteurs, ce qui indique des applications pharmaceutiques potentielles. Les molécules intermédiaires bioactives synthétisées par la chimie à triple clic peuvent aider à guérir des maladies incurables. En outre, elles sont importantes pour la catalyse et le développement de matériaux, servant de base à la conception de polymères, de capteurs, de revêtements et de cadres de coordination.
"Notre objectif ultime est de créer de nouvelles molécules qui révolutionneront les sciences de la vie, et nous avons conçu cette recherche comme une méthode permettant d'assembler des molécules simples en une seule fois", conclut M. Yoshida. "La méthode proposée permet la synthèse simple de molécules multifonctionnelles et d'une grande variété de molécules de taille moyenne, et nous nous attendons à ce qu'elle soit largement utile dans les domaines de la science pharmaceutique, de la chimie médicinale, de la biologie chimique et de la chimie des matériaux.
L'approche proposée utilise des matériaux initiaux simples plutôt que des matériaux complexes, ce qui favorise une synthèse pharmaceutique durable. En outre, cette approche permet de gagner du temps et d'accélérer le processus de recherche. Dans l'ensemble, les molécules plateformes trivalentes efficaces présentées dans cette étude contribueront à accélérer les progrès vers une chimie plus durable, ce qui devrait conduire à des protocoles de synthèse écologiques, à de meilleurs traitements médicaux et à des avancées dans les domaines de l'environnement et de l'agriculture.
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