Svolta chimica: N-eteroareni sintetizzati dopo 120 anni

I chimici dell’Università del Minnesota hanno sintetizzato un composto chimico complesso, gli N-eteroareni, superando una sfida che persisteva da oltre un secolo

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Svolta chimica: N-eteroareni sintetizzati dopo 120 anni

I chimici dell’Università del Minnesota hanno sintetizzato un composto chimico complesso, gli N-eteroareni, superando una problematica che persisteva da oltre un secolo

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Sintetizzati gli N-eteroareni

I chimici del Twin Cities College of Science and Engineering dell’Università del Minnesota hanno sintetizzato con successo un composto chimico altamente reattivo, gli N-eteroareni, che è sfuggito ai sicentisti per oltre 120 anni. Questa svolta potrebbe aprire la strada allo sviluppo di trattamenti farmacologici innovativi, prodotti agricoli più sicuri ed elettronica avanzata.

Gli N-eteroareni si trovano in natura in molti composti biologicamente attivi, come la caffeina, la nicotina e la vitamina B12. Sono anche utilizzati in una varietà di applicazioni industriali, tra cui la produzione di farmaci, pesticidi e coloranti.

Per decenni, i ricercatori hanno studiato molecole di N-eteroareni, che sono composti chimici a forma di anello che contengono uno o più atomi di azoto. Le molecole bioattive aventi un nucleo di N-eteroarene sono ampiamente utilizzate per numerose applicazioni medicinali, prodotti farmaceutici salvavita, pesticidi ed erbicidi e persino dispositivi elettronici.



Courtney Roberts, autrice senior dello studio e del Dipartimento di Chimica dell’Università del Minnesota e professoressa assistente che detiene la cattedra 3M Alumni Professorship, ha dichiarato: “Nonostante la persona comune non ci pensi quotidianamente, gli eterocicli, ovvero le molecole uniche contenenti azoto, sono onnipresenti nella nostra vita, influenzando ogni suo aspetto”.

Questo grafico raffigura il composto chimico che il team di chimici è riuscito a scoprire. Credito: The Roberts Group/Università del Minnesota
Questo grafico raffigura il composto chimico che il team di chimici è riuscito a scoprire. Credito: The Roberts Group/Università del Minnesota

Sfide nella sintesi chimica degli N-eteroareni 

Nonostante la loro elevata domanda da parte delle industrie, gli N-eteroareni rappresentano una sfida impegnativa per i chimici in termini di sintesi. Le strategie tradizionali, seppur efficaci nel raggiungere singoli bersagli, non sono riuscite a fornire un metodo generale per la produzione di una serie completa di queste molecole.

Uno dei motivi principali per cui la sintesi risulta così ardua risiede nella loro estrema reattività. La loro natura dinamica li rende talmente attivi che, secondo le previsioni basate sulla modellazione computazionale, la loro realizzazione dovrebbe essere impossibile.

Questa sfida ha ostacolato il progresso per oltre un secolo, impedendo agli scienziati di trovare una soluzione efficace per la creazione di queste molecole. La loro elevata reattività le rende inclini a reagire con altre sostanze presenti nell’ambiente di reazione, portando alla formazione di sottoprodotti indesiderati e ostacolando la produzione del composto desiderato.

Jenna Humke, studentessa laureata in chimica dell’Università del Minnesota e autrice principale dell’articolo ha spiegato: “Quello che siamo stati in grado di fare è stato eseguire queste reazioni chimiche con attrezzature specializzate eliminando gli elementi comunemente presenti nella nostra atmosfera”.

Humke ha aggiunto: “Fortunatamente, abbiamo gli strumenti per farlo all’Università del Minnesota. Abbiamo eseguito esperimenti sotto azoto in un vano portaoggetti a camera chiusa, che crea un ambiente chimicamente inattivo per testare e spostare i campioni”.

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N-eteroareni: superata una sfida chimica

Questi esperimenti sono stati realizzati utilizzando la catalisi organometallica, l’interazione tra metalli e molecole organiche. La ricerca ha richiesto la collaborazione tra chimici organici e inorganici. Questo è qualcosa che è comune all’Università del Minnesota. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science.

Roberts ha affermato: “Siamo stati in grado di risolvere questa sfida di lunga data poiché il Dipartimento di Chimica dell’Università del Minnesota è unico in quanto non dispone di divisioni formali. Questo ci ha permesso di mettere insieme un team di esperti in tutti i campi della chimica, che è stata una componente fondamentale per completare questo progetto”.

Dopo aver introdotto il composto chimico in questo documento, il passo successivo sarà renderlo ampiamente disponibile ai chimici di più campi per semplificare il processo di creazione. Questo potrebbe aiutare a risolvere problemi importanti come prevenire la scarsità di cibo e curare malattie per salvare vite umane.

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