Un nuovo approccio alla sintesi chimica consente di creare molecole complesse in modo più rapido ed efficiente, con importanti implicazioni in ambito farmaceutico e tecnologico
La click chemistry è una tecnica innovativa che permette di assemblare rapidamente e con alta selettività piccole molecole per formare strutture più complesse. Questo approccio si distingue per la sua efficienza, versatilità e ridotta produzione di sottoprodotti, rendendolo ideale per l’industria farmaceutica e dei materiali avanzati. Tuttavia, la sintesi di molecole di peso molecolare superiore a 1.000 (note come middle molecules) è una sfida, poiché richiede numerosi passaggi e lunghi tempi di lavorazione.
Per superare queste difficoltà, un team di ricerca guidato dal professore associato Suguru Yoshida della Tokyo University of Science (TUS), in Giappone, ha sviluppato una nuova piattaforma trivalente che consente di sfruttare la tripla click chemistry. Questa tecnologia permette di creare molecole altamente funzionalizzate con tre diversi gruppi reattivi, migliorando significativamente il processo di sintesi.
Una piattaforma trivalente per una sintesi più efficiente
Lo studio, pubblicato sulla rivista Chemical Communications il 7 gennaio 2025, è stato condotto in collaborazione con Takahiro Yasuda, studente magistrale, e Gaku Orimoto, laureato nel 2023 presso la Tokyo University of Science. I ricercatori hanno progettato una piattaforma molecolare con un linker centrale allungato, che consente di controllare in modo selettivo le reazioni chimiche su ogni gruppo funzionale.
Utilizzando questa piattaforma, hanno dimostrato che è possibile realizzare diverse trasformazioni chimiche in sequenza senza interferenze tra i gruppi reattivi. Un esempio significativo è l’utilizzo della reazione di scambio zolfo-fluoro, che consente di modificare la moiety fluorosulfonilica senza alterare i gruppi azide e alchino. Successivamente, il team ha sfruttato diverse tecniche per trasformare il gruppo azide, tra cui:
- Cicloaddizione azide-alchino catalizzata dal rame (CuAAC)
- Cicloaddizione azide-alchino promossa dalla tensione (SPAAC)
- Reazione Bertozzi-Staudinger
Infine, la piattaforma ha permesso di realizzare un’ulteriore trasformazione sul gruppo alchino, ottenendo così molecole triazoliche altamente complesse.
Un processo più rapido e versatile
Una delle caratteristiche più interessanti di questo metodo è che le reazioni non devono necessariamente seguire un ordine predefinito. Gli scienziati hanno dimostrato che è possibile selezionare con precisione quale gruppo funzionale reagisce in base alle condizioni sperimentali e ai reagenti scelti. Inoltre, le reazioni possono essere eseguite in un unico passaggio (one-pot reaction), riducendo significativamente i tempi di sintesi.
“Le reazioni click selettive con molecole contenenti sia azide che alchino non sono facili da controllare. Tuttavia, siamo riusciti a dimostrare che ogni reazione avviene in modo altamente selettivo, scegliendo opportunamente i partner di reazione sotto le condizioni più adatte”, spiega Yoshida.
Applicazioni in farmaceutica, chimica dei materiali e bioingegneria
La piattaforma trivalente sviluppata da Yoshida e il suo team apre nuove prospettive in vari settori scientifici e industriali. I multi-triazoli funzionalizzati, facilmente sintetizzabili con questa tecnologia, possono essere impiegati in diversi ambiti, tra cui:
- Sviluppo di farmaci innovativi, grazie alla loro compatibilità con enzimi e recettori biologici.
- Materiali avanzati, inclusi polimeri, rivestimenti e sensori.
- Catalisi e bioingegneria, per la progettazione di nuove molecole bioattive in grado di trattare malattie complesse.
Verso una chimica più sostenibile
Uno degli aspetti chiave di questo approccio è la sua sostenibilità. Utilizzando materiali di partenza semplici invece di precursori complessi, la tripla click chemistry permette una sintesi più ecologica ed economica. Inoltre, il risparmio di tempo associato a questa metodologia accelera il processo di ricerca, favorendo lo sviluppo di nuove terapie e tecnologie nel campo ambientale e agricolo.
“Il nostro obiettivo finale è creare nuove molecole in grado di rivoluzionare le scienze della vita. Abbiamo concepito questa ricerca come un metodo per assemblare molecole semplici in modo rapido ed efficiente”, conclude Yoshida.
Grazie a questa innovativa piattaforma trivalente, la tripla click chemistry potrebbe diventare una pietra miliare nella chimica farmaceutica e dei materiali, aprendo la strada a una nuova generazione di molecole multifunzionali e sostenibili.
