Un chercheur de l'Institut Leibniz de catalyse de Rostock a développé de nouvelles méthodes de synthèse de précurseurs de médicaments à l'aide de catalyseurs à base de fer, de manganèse et de cobalt.
Dans un article publié dans la revue Science chimiqueJohannes Fessler explique que chacun de ces trois éléments chimiques a le potentiel de remplacer plusieurs métaux nobles couramment utilisés en chimie organique pour catalyser la chimie fine.
À titre d’exemple, Fessler décrit un candidat ingrédient actif complexe à base de pyrrole, un précurseur de médicament courant, qui peut être créé à partir de « matières premières simples » à l’aide d’un catalyseur de fer homogène tolérant aux acides et à température ambiante.
La catalyse « homogène » signifie que les matières premières – catalyseur, solvant et finalement le produit et le sous-produit – sont dissoutes dans un seul récipient de réaction. Ils doivent donc être séparés après chaque étape réactionnelle, purifiés et préparés pour l’étape suivante.
« Si vous parvenez à économiser l'une de ces étapes du processus chimique, vous réduisez considérablement le temps et le matériel nécessaires et minimisez les déchets », a déclaré Fessler dans un communiqué aux médias.
C’est précisément ce qu’il a réalisé avec la réaction au pyrrole, en utilisant une cascade de réactions.
Une industrie chimique neutre pour le climat
Le remplacement des métaux nobles comme catalyseurs par du fer et autres est devenu un sujet de recherche intéressant.
« La tâche d'une gestion durable et neutre pour le climat incombe à l'industrie chimique ainsi qu'à tous les autres secteurs », a déclaré le chercheur.
Le fer est abondant et constitue 5 % de la croûte terrestre. Et après le fer et le titane, le manganèse est le métal de transition le plus répandu sur la planète.
D’un autre côté, il y a une raison pour laquelle les métaux communs n’ont jusqu’à présent joué qu’un rôle marginal en chimie organique.
« Ils sont souvent moins stables dans les processus catalytiques que les catalyseurs constitués de métaux nobles », a expliqué Fessler. « De plus, ils fonctionnent généralement à des températures et des pressions élevées dans la zone sur laquelle je fais des recherches. »
Cependant, des conditions aussi difficiles détruiraient les molécules complexes utilisées dans la production de médicaments. Les structures chimiques qui assurent l'effet spécifique d'un médicament, appelés groupes fonctionnels dans la molécule, sont particulièrement menacées.
À cet égard, c'est une réussite de montrer comment les catalyseurs à base de fer, de manganèse et de cobalt peuvent parfois fonctionner dans des conditions de réaction nettement plus douces par rapport à la pratique précédente. Dans le cas du pyrrole, ce sont des températures comprises entre 20 et 30 degrés Celsius.
Les expériences de Johannes Fessler ont révélé un autre avantage de son approche : ses catalyseurs à base de métaux non nobles convertissaient très précisément uniquement les molécules dont les chimistes avaient besoin pour la synthèse proprement dite. « Nous qualifions cette approche de très sélective. Cela ne produit pratiquement aucun sous-produit ni déchet », a-t-il déclaré.
Le scientifique a testé le fonctionnement fiable de sa réaction sur divers principes actifs et précurseurs de médicaments.
« Nous voulions nous assurer que le catalyseur au fer active également le bon endroit dans la molécule pour ces substances et épargne les groupes fonctionnels sensibles », a-t-il noté.
Le chimiste a ainsi testé sa méthode, entre autres, sur des médicaments hypocholestérolémiants et des médicaments contre l'hypertension artérielle largement utilisés.
