La chimica in un click

Il Nobel per la Chimica 2022 è stato assegnato a Carolyne R. Bertozzi, Morten Meldal e K. Barry Sharpless. L’Accademia Reale delle Scienze di Svezia ha motivato l’assegnazione “per lo sviluppo della chimica dei clic e della chimica bio-ortogonale” - per lo sviluppo di tecniche per ingegnerizzare le molecole biologiche. 

Il Premio Nobel per la Chimica “riguarda la semplificazione dei processi difficili. Barry Sharpless e Morten Meldal hanno gettato le basi per una forma funzionale di chimica in cui i blocchi molecolari si uniscono in modo rapido ed efficiente – si legge nel comunicato. - Carolyn Bertozzi ha portato la click chemistry in una nuova dimensione e ha iniziato a utilizzarla negli organismi viventi. 

I chimici sono stati a lungo guidati dal desiderio di costruire molecole sempre più complicate. Nella ricerca farmaceutica, ciò ha spesso comportato la ricostruzione artificiale di molecole naturali con proprietà medicinali. Ciò ha portato a molte architetture molecolari ammirevoli, ma generalmente richiedono tempo e sono molto costose da produrre”.

Barry Sharpless, che ora sta ricevendo il suo secondo premio Nobel per la chimica (il primo nel 2001, ex aequo con Knowles e con Noyori), ha iniziato intorno all'anno 2000, introducendo il concetto di chimica a scatto (così potremmo tradurre la locuzione click chemistry), che è una forma di chimica semplice e affidabile, in cui le reazioni si verificano rapidamente e si evitano sottoprodotti indesiderati.

Poco dopo, Morten Meldal e lo stesso Sharpless, indipendentemente l'uno dall'altro, hanno presentato quello che oggi è il fiore all'occhiello della click chemistry: la cicloaddizione azide-alchino catalizzata dal rame. Questa è una reazione chimica elegante ed efficiente che è ora ampiamente utilizzata. 

La possibilità di realizzarla fu intuita da Pauling; il meccanismo fu descritto da Huisgen, che però otteneva miscele di triazoli variamente sostituiti. 

L'impiego del catalizzatore rameoso permette di guidare la regioselettività e questo ne giustifica il largo impiego.  Tra molti altri usi, viene utilizzato nello sviluppo di prodotti farmaceutici, per mappare il DNA e produrre materiali più adatti a vari scopi.

Carolyn Bertozzi ha portato la click chemistry a un nuovo livello. Per mappare biomolecole importanti ma sfuggenti sulla superficie delle cellule - i glicani - ha sviluppato reazioni click che funzionano all'interno degli organismi viventi. Le sue reazioni bio-ortogonali avvengono senza interrompere la normale chimica della cellula.

Queste reazioni sono ora utilizzate a livello globale per esplorare le cellule e tracciare i processi biologici. Utilizzando reazioni bio-ortogonali, i ricercatori hanno migliorato il targeting dei farmaci antitumorali, testati in studi clinici.

La click chemistry e le reazioni bio-ortogonali hanno portato la chimica nell'era del funzionalismo, con molti benefici: oltre al Nobel per gli autori e a qualche soldino in più per l'industria, anche qualche vantaggio per l'ambiente (non essendoci sottoprodotti da smaltire) e forse per qualche utente finale.