Um método simples e acessível melhora a estrutura da potência do medicamento
Um procedimento químico não identificado fornece ciclopropanos mais seguros e práticos.
Muitos produtos farmacêuticos pré-clínicos, clínicos e comerciais, bem como compostos naturais, contêm ciclopropanos. Os ciclopropanos são um anel de três átomos de carbono conectados, nos quais um carbono está ligado ao resto da molécula do medicamento e os outros dois estão ligados a dois átomos de hidrogênio. Muitos produtos farmacêuticos possuem estruturas químicas que podem ser usadas para aumentar sua eficácia.
As técnicas convencionais operam apenas com compostos limitados e requerem materiais altamente reativos e possivelmente perigosos. Os anéis tensos de três carbonos são elementos significativos de uma ampla gama de produtos naturais, medicamentos e agroquímicos. Muitas técnicas de síntese química ainda usam centros delicados de carbono duplo halogenado ou reagentes diazo perigosos. Eles são um componente essencial de muitos medicamentos e adicioná-los a candidatos a medicamentos pode ser uma parte importante do processo de descoberta de medicamentos.
A reação catalisada por metal de um alceno com um diazo alcano, um reagente muito energético que requer estritas precauções de segurança, é o método mais comum para sua síntese.
Pesquisadores da Penn State demonstraram um método seguro, eficiente e prático para produzir ciclopropanos em várias moléculas utilizando um mecanismo químico até então desconhecido. Esta técnica inovadora pode mudar este processo crítico durante a pesquisa e produção de medicamentos.
Muitos medicamentos agora aprovados pela Food and Drug Administration dos EUA contêm ciclopropanos, incluindo aqueles usados para tratar COVID-19, asma, hepatite C e HIV/AIDS. Estas estruturas podem aumentar a potência de um medicamento, alterar a sua capacidade de dissolução no corpo, reduzir as interações com alvos indesejados e melhorar o desempenho geral.
Ramesh Giri, professor de química no Eberly College of Science da Penn State e líder da equipe de pesquisa, disse: “Os esforços anteriores para melhorar a criação de ciclopropanos se concentraram na alteração de uma via mecanicista desenvolvida há mais de 60 anos. Abordámos isto de forma diferente e identificámos um caminho novo, simples, prático e amplamente aplicável.”
O novo processo converte alcenos, produtos químicos quimicamente especializados na síntese de inúmeras substâncias, em ciclopropanos. A técnica usa “química radical”, na qual alguns átomos de carbono ficam com elétrons desemparelhados durante reações intermediárias, conhecidas como “radicais livres”, que aceleram a reação.
O novo método inicializa a reação com luz visível e utiliza componentes químicos comuns, como o oxigênio. Todos os recursos utilizados neste caminho estão disponíveis comercialmente ou são facilmente criados em laboratório. Eles não requerem nenhuma precaução especial de segurança e podem ser armazenados por longos períodos. A reação é simples e segura o suficiente para ser incluída em um laboratório de graduação em química.
Para a produção de ciclopropanos, os métodos tradicionais só funcionam bem com compostos simples. Os ciclopropanos são frequentemente instalados no início da síntese, quando a molécula é menos complexa. No entanto, os estágios subsequentes podem fazer com que o anel se abra; eles exigem tentativas subsequentes de produzir derivados moleculares para retornar às etapas iniciais. Os pesquisadores usaram a nova técnica para converter com sucesso uma ampla gama de alcenos com vários graus de complexidade em ciclopropanos. Inclui moléculas farmaceuticamente significativas, como o esteróide estrona, penicilina e vitamina B.
Giri disse: “Todos os ingredientes utilizados nesta via estão disponíveis comercialmente ou são fáceis de criar em laboratório e não requerem quaisquer precauções especiais de segurança, e o produto final pode ser armazenado por períodos prolongados. Podemos adicionar todos os ingredientes em uma mistura enquanto estamos expostos ao ar com apenas 10% de oxigênio, e tudo ocorre em uma única etapa. A reação é simples e segura o suficiente para que planejemos incluí-la em um laboratório de graduação em química.”
Alguns ingredientes também podem ser trocados para adicionar grupos químicos ao produto final. Eles podem ser usados para atingir uma variedade de objetivos medicinais. Um dos constituintes da reação é o metileno, que vem em centenas de formas distintas disponíveis comercialmente. Quando o ciclopropano é formado, este grupo químico único distingue o metileno ou outros grupos que podem ser adicionados a um alceno. Os pesquisadores usaram 19 compostos de metileno distintos para demonstrar o alcance da nova abordagem.