Las reacciones químicas se utilizan para producir todo tipo de moléculas importantes, como medicamentos, agroquímicos y materiales.

Para crear un medicamento con propiedades específicas, lo suficientemente polar como para disolverse en el ambiente acuoso del estómago y la sangre, pero lo suficientemente grasoso como para atravesar las células o atravesar la barrera hematoencefálica; los químicos generalmente cambian los materiales de partida.

Ahora, un estudio de la Universidad de Michigan ha demostrado que es posible alterar las propiedades de las moléculas modificando las condiciones de reacción, potencialmente racionalizar la forma en que se descubren fármacos y otros compuestos útiles. El trabajo está publicado en Naturaleza .

"Imagina una caja de ladrillos Lego. Toma dos y haz clic juntos. Tal vez consigas uno rojo y uno azul, o una negra y una amarilla. Pero si solo tuvieras dos ladrillos de Lego, aún puede hacer clic en ellos de muchas maneras para obtener diferentes formas. Imagen haciendo clic en dos bloques de Lego juntos usando dos divots, cuatro chuletas, o una chuleta. Obtienes diferentes formas "dijo el autor principal Tim Cernak, Profesor asistente de química y química médica de la U-M.

El equipo de Cernak está intentando hacer lo mismo con las moléculas. Típicamente, Los químicos buscan átomos con propiedades específicas para construir moléculas con los resultados deseados. En lugar de, el equipo de la U-M sugiere usar diferentes condiciones de reacción para hacer moléculas con diferentes formas y diferentes propiedades.

"Al trazar un mapa de todas las posibles reacciones, Hemos descubierto que hay un eje completamente nuevo a considerar al cambiar las propiedades de una molécula, "Dijo Cernak.

El veinticinco por ciento de las reacciones utilizadas en el descubrimiento de fármacos unen una amina y un ácido carboxílico para formar un enlace amida. Estos enlaces se forman acoplando el compuesto de amina básica con un ácido carboxílico. Ahora, El equipo de la U-M ha demostrado que ajustar la forma en que se conectan una amina y un ácido carboxílico puede resultar en cientos de otras formas de hacer clic juntos en los dos materiales de partida, cada uno produciendo una nueva molécula con diversas propiedades.

Esto significa que al variar el catalizador y el reactivo que combinan la amina y el ácido carboxílico, los químicos pueden diseñar las propiedades que mostrará el compuesto. El laboratorio de Cernak muestra que este método puede producir moléculas ácidas, básico, lipofílico o hidrofílico, todos iniciando a partir de los mismos dos materiales de partida pero usando diferentes condiciones de reacción.

"Si hablamos de productos farmacéuticos, estos cambios en las propiedades podrían ser la diferencia entre una molécula que se distribuye al cerebro y una molécula que va al hígado, ", Dijo Cernak." Esto es exactamente lo que hacen los cazadores de drogas:cambian los átomos solo un poco para modular las propiedades de las moléculas. Eso siempre se hace yendo a la caja de Lego y agarrando diferentes piezas de Lego.

"¿Qué pasaría si pudieras hacer todo eso con solo dos piezas de Lego simplemente usando diferentes catalizadores para unirlos de diferentes maneras? Agrega una nueva dimensión a la exploración espacial química".

Por ejemplo, si descarboxila el ácido carboxílico en lugar de formar un enlace amida, se forma un enlace carbono-nitrógeno. Si elimina la amina, se forma un enlace carbono-oxígeno. Si elimina simultáneamente la amina y descarboxila el ácido carboxílico, puede hacer un enlace carbono-carbono.

"Demostramos que puede acceder a carbono-nitrógeno, enlaces carbono-oxígeno y carbono-carbono de los mismos dos materiales de partida simplemente variando las condiciones de reacción, ", Dijo Cernak." El descubrimiento que me mantiene despierto por la noche es que hay cientos de otras reacciones de las que aún no nos hemos dado cuenta. Hay tantas oportunidades en estos cientos de nuevas reacciones que esperan ser inventadas ".

El estudio también proporciona un marco computacional para inventar nuevas reacciones utilizando una técnica de cribado de reacción rápida desarrollada por Cernak.

"Estamos desarrollando una interfaz de síntesis química y ciencia de datos, " él dijo.