Un nuovo metodo di scambio di atomi applicato a strutture organiche complesse
I chimici hanno sostituito con successo atomi di carbonio con atomi di azoto in componenti farmaceutici: nuove possibilità per la progettazione di farmaci
L'editing scheletrico è un approccio moderno alla sintesi chimica. Effettuando precise alterazioni a livello atomico, i ricercatori sono in grado di convertire direttamente le impalcature di farmaci esistenti in nuovi composti biologicamente rilevanti. Un team guidato dal chimico Prof. Armido Studer dell'Università di Münster ha sviluppato una nuova strategia basata su questa tecnica per scambiare atomi di carbonio con atomi di azoto ("C-to-N atom swapping"). Il processo funziona all'interno di strutture indoliche e benzofuraniche. Queste strutture chimiche, che contengono due anelli molecolari composti principalmente da carbonio, sono comuni elementi costitutivi di prodotti farmaceutici e naturali.
Illustrazione della tecnica di swapping (C: carbonio; H: idrogeno; N: azoto): La figura mostra le strutture chimiche degli indoli (X corrisponde a N) e dei benzofurani (X corrisponde a O), che servono come substrati per l'editing dello scheletro, simile alla chirurgia molecolare. In queste strutture biologicamente rilevanti, un atomo di azoto sostituisce un atomo di carbonio. Questa sostituzione carbonio-azoto può essere accompagnata da una ristrutturazione dello scheletro molecolare dopo che il carbonio è stato rimosso e l'azoto incorporato.
© AK Studer
"Questa tecnica amplia la gamma di strumenti sintetici disponibili per l'editing dello scheletro", spiega il dottorando Zhe Wang, che ha svolto la maggior parte del lavoro sperimentale. Rappresenta un passo in avanti nello sviluppo di nuove molecole a partire da farmacofori consolidati, cioè i componenti molecolari responsabili degli effetti farmacologici".
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature, dimostra che gli indoli possono essere convertiti in indazoli scambiando gli atomi C con quelli N. La trasformazione avviene attraverso intermedi ad anello, da cui si possono produrre anche benzimidazoli spostando l'atomo di azoto. La stessa strategia si applica ai benzofurani, che producono benzisossazoli o benzoxazoli, a seconda della direzione del riassemblaggio strutturale. Queste classi di composti - indazoli, benzimidazoli, benzisossazoli e benzoxazoli - sono note per la loro attività biologica e per la loro diffusa presenza nei prodotti terapeutici e naturali.
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