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.