Les chimistes développent une stratégie bio-inspirée pour la synthèse contrôlée des polyènes

Ils se produisent dans la nature, sont réactifs et jouent un rôle dans de nombreux processus biologiques: les polyènes. Il n’est pas étonnant que les chimistes s’intéressent depuis longtemps à la construction efficace de ces composés, notamment pour pouvoir les utiliser pour de futures applications biomédicales. Cependant, de telles conceptions ne sont actuellement ni simples ni peu coûteuses et posent aux chimistes organiques des défis majeurs. Des scientifiques de l’Université de Münster (Allemagne) dirigée par le professeur Ryan Gilmour ont maintenant trouvé une solution bio-inspirée au problème: ils ont réussi à construire des polyènes complexes tels que l’acide rétinoïque à partir de blocs de construction d’alcène simples et géométriquement bien définis. Pour ce faire, les scientifiques ont utilisé de petites molécules comme « antennes » qu’elles ont excitées avec de la lumière, permettant ainsi à des réactions chimiques difficiles de se dérouler via un processus appelé « catalyse de transfert d’énergie ».

«Le processus nous offre une solution légère et simple à utiliser pour résoudre une énigme qui nous occupe depuis longtemps», explique le Dr John J. Molloy, premier auteur de l’étude. La nouvelle possibilité de formation de polyènes complexes pourrait faciliter l’exploration de ces matériaux bioactifs pour la découverte de médicaments. L’étude a été publiée dans la revue Science.

Contexte et méthode:

Les alcènes utilisés par les scientifiques sont des unités structurales qui peuvent exister sous deux formes géométriques non équivalentes. Ces soi-disant stéréoisomères – c’est-à-dire des composés dans lesquels le motif de liaison est le même mais qui diffèrent dans la disposition spatiale des atomes – sont une source précieuse d’informations chimiques en biologie et sont des caractéristiques structurelles communes dans des molécules complexes plus grandes telles que la rétine, un dérivé de vitamine A. Bien que la géométrie des alcènes joue un rôle pivot dans la fonction, par exemple en régulant le cycle visuel des mammifères, les stratégies pour accéder aux blocs de construction d’alcènes définis géométriquement pour la synthèse itérative sont manifestement sous-développées. Bien qu’il existe de nombreuses méthodes pour accéder à chaque isomère indépendamment, elles sont souvent en proie à une mauvaise sélectivité ou nécessitent des campagnes de synthèse indépendantes laborieuses.

Tout comme les plantes convertissent la lumière en énergie, les chercheurs ont exploité de petites molécules organiques peu coûteuses sous irradiation pour «retourner» les blocs de construction d’alcène communs dans la forme la plus difficile. Ce processus est appelé « catalyse par transfert d’énergie ».

Étant donné que ces matériaux sont fonctionnalisés sur les deux sites, ils pourraient être étendus de manière itérative pour construire des polyènes bioactifs complexes tels que l’acide rétinoïque, qui peuvent exister sous plusieurs formes en raison du stéréoisomérisme des alcènes. L’équipe de Münster a démontré la puissance de sa méthode dans des synthèses courtes et stéréocontrôlées de deux médicaments à base d’acide rétinoïque, l’isotrétinoïne et l’alitrétinoïne.

La nouvelle méthode combine l’importance de la chimie du carbonyle dans la biosynthèse avec la polyvalence des motifs d’organobore dans la chimie organique contemporaine. « Cet article est dédié au professeur Duilio Arigoni, récemment décédé. Il a été un pionnier de la chimie bio-organique avec qui j’ai eu le plaisir de travailler à Zurich il y a des années et il a souvent souligné l’urgence de ce problème. Cette innovation La solution témoigne du travail acharné, de l’innovation, du dévouement d’un groupe très talentueux de collègues très motivés », a déclaré Ryan Gilmour.