Embora pareçamos viver num mundo de abundância, nos bastidores, obter quantidades suficientes de ingredientes essenciais pode ser um desafio. Por exemplo, a síntese de certos antibióticos, antibióticos beta-lactâmicos, requer certas moléculas em grandes quantidades, e obter quantidades suficientes destas moléculas tem sido historicamente difícil.



Em um estudo intitulado "Síntese catalítica de derivados β-lactâmicos por cicloadição carbonilativa de acilsilanos com iminas via um intermediário Fischer-carbeno de paládio" e publicado na Nature Catalysis , pesquisadores da Universidade de Osaka revelam uma maneira nova e simplificada de sintetizar a intrincada estrutura beta-lactâmica que é característica dos antibióticos beta-lactâmicos.

A penicilina, o primeiro antibiótico produzido em massa, é um exemplo de antibiótico beta-lactâmico. Esses antibióticos são a primeira escolha para certas infecções bacterianas porque são mais seletivos e menos tóxicos que a maioria dos medicamentos. Não é novidade que existem dezenas de antibióticos beta-lactâmicos aprovados para uso clínico e em desenvolvimento.

Infelizmente, sintetizar estes antibióticos em laboratório tem sido um desafio devido à sua estrutura pequena mas complexa. Assim, os catalisadores são normalmente necessários para facilitar etapas críticas durante a síntese. Um catalisador, conhecido como complexo Fischer-carbeno, funciona bem, mas precisa ser usado em grandes quantidades. A síntese de um catalisador Fischer-carbeno que funcione em pequenas quantidades foi o objetivo do estudo da equipe de pesquisa.

“Nosso novo sistema catalítico pode gerar complexos Fischer-carbeno a partir de compostos organossilícios, que não são tóxicos”, explica Tetsuya Inagaki, principal autor do estudo. "Além do mais, conseguimos isolar e caracterizar um intermediário chave:um complexo siloxicarbeno-paládio."

Ao contrário dos protocolos sintéticos anteriores de Fischer-carbeno, o processo não resulta em resíduos tóxicos de cromo e não requer fotoirradiação. A reação prossegue em apenas uma etapa, é operacionalmente simples e requer apenas uma pequena quantidade de catalisador. Os pesquisadores usaram-no para preparar a estrutura do antibiótico tienamicina com rendimento de 94%.

"Estamos entusiasmados porque nossa pesquisa ajudará a sintetizar catalisadores Fischer-carbeno que de outra forma seriam difíceis de isolar e fornecerá acesso a blocos de construção beta-lactâmicos estruturalmente complicados em um recipiente de reação", disse Mamoru Tobisu, autor sênior. “Estamos ansiosos para aplicar nosso protocolo de reação a outras classes de alvos sintéticos”.

Este trabalho é um passo importante na simplificação da síntese de beta-lactâmicos, a estrutura molecular mais comum dos antibióticos. Como o protocolo sintético é simples e minimamente tóxico, as aplicações para outras transformações químicas devem ser simples.

Mais informações: Tetsuya Inagaki et al, Síntese catalítica de derivados β-lactâmicos por cicloadição carbonilativa de acilsilanos com iminas através de um intermediário Fischer-carbeno de paládio, Nature Catalysis (2024). DOI:10.1038/s41929-023-01081-5
Informações do diário: Catálise da Natureza

Fornecido pela Universidade de Osaka