Una nuova reazione facilita la ricerca di farmaci

I farmaci stanno diventando sempre più efficaci. Gli esempi attuali includono nuovi farmaci che frenano in modo molto specifico la moltiplicazione del coronavirus in diversi punti del ciclo virale. Per trovare sostanze attive che agiscano in modo così preciso nell'organismo, oggi vengono generalmente testate le più ampie librerie possibili di composti chimici. L'ampliamento delle librerie esistenti di sostanze attive e prodotti naturali è quindi un prerequisito cruciale per lo sviluppo di farmaci ancora più efficaci in futuro.

Gli scienziati del Laboratorio di Chimica Organica dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato un metodo semplice e robusto per convertire in modo mirato il gruppo indolico, molto frequente in natura, in altri elementi strutturali. I composti ottenuti hanno lo stesso potenziale biologico dei loro precursori indolici. Tuttavia, sono ancora molto più rari nelle librerie. Il metodo dei chimici dell'ETH consentirà quindi di ampliare le biblioteche con molti altri potenziali principi attivi con poco sforzo.

Struttura di base di importanti sostanze naturali

Il gruppo indolico costituisce la struttura di base di centinaia di sostanze naturali e farmaci, come l'aminoacido triptofano presente nelle nostre proteine, l'ormone del sonno melatonina, il messaggero cerebrale serotonina noto come ormone della felicità o il farmaco per i reumatismi indometacina.

Come molte altre sostanze attive nel nostro corpo, il gruppo indolico è costituito da anelli atomici. Otto atomi di carbonio e un atomo di azoto sono collegati tra loro nella struttura di base in un cosiddetto sistema aromatico costituito da due anelli attaccati l'uno all'altro. Uno degli anelli è composto da sei atomi di carbonio e l'altro da un atomo di azoto e quattro atomi di carbonio, cioè un anello a cinque membri.

Gli scienziati del gruppo di Bill Morandi, professore del Dipartimento di chimica e scienze biologiche applicate, hanno ora trovato un modo per estendere in modo specifico l'anello a cinque membri con un atomo di azoto aggiuntivo per formare un anello a sei membri. Un'estensione così specifica di un'impalcatura anulare sembra semplice sulla carta. Nella realtà di laboratorio, è stata finora una grande sfida. "Da tempo esistono metodi che possono essere utilizzati per aggiungere un atomo di carbonio a questo sistema di anelli. Tuttavia, l'inserimento mirato di un atomo di azoto, biologicamente molto più prezioso, è molto più difficile", spiega Morandi.

Una vecchia ispirazione e un nuovo trucco chimico

Julia Reisenbauer, dottoranda del gruppo di Morandi, ha sviluppato il nuovo metodo. Si è ispirata a una reazione del XIX secolo. Il riarrangiamento Ciamician-Dennstedt, che prende il nome dai suoi inventori, può essere utilizzato per introdurre singoli atomi di carbonio in sistemi di anelli aromatici. Tuttavia, era necessario un trucco per far sì che l'azoto si legasse all'anello nello stesso modo, contrariamente alle sue reali proprietà chimiche. Un composto con uno speciale atomo di iodio, cosiddetto ipervalente, ha garantito l'inversione della naturale reattività dell'azoto.