Organocatalisi: processi ecocompatibili suggeriti dalla Natura.

AldolasiUna nuova molecola in grado di mimare l’attività enzimatica dell’Aldolasi di tipo I, enzima capace di catalizzare le reazioni di formazione e scissione di legami C-C. E’ stata sintetizzata attraverso uno studio condotto da Anna Iuliano e Matteo Masi, dell’Università di Pisa, e Gian Luigi Puleo, perfezionando della Normale. Il lavoro è uscito sul numero di giugno del Tetrahedron Asymmetry.

di Gian Luigi Puleo

L’organocatalisi è un nuovo ramo della catalisi che utilizza piccole molecole organiche per accelerare processi chimici di interesse industriale; la sua crescente importanza nel panorama delle tecnologie industriali è legata alla versatilità degli organocatalizzatori (in grado di lavorare in condizioni blande, cioè in presenza di ossigeno e di acqua nelle miscele di reazione) e alla notevole ecocompatibilità e alla bassa tossicità dei processi organocatalitici dovuta al fatto che in tali processi non vengono utilizzati metalli di transizione.

La richiesta da parte dell’industria di composti enantiopuri, quali farmaci, prodotti agrochimici, fragranze ed altri prodotti di chimica fine è continua e crescente. Basti pensare che dal 2000 al 2004 il fatturato industriale ottenuto nella produzione di prodotti enatiomericamente puri è aumentato da 7 a 9.5 miliardi di dollari.[1]

L’obiettivo principale verso il quale sono diretti tuttora gli sforzi dei ricercatori è l’impiego di sistemi, sia leganti chirali che organocatalizzatori asimmetrici, sempre più versatili ed efficienti, che siano prontamente disponibili o facilmente sintetizzabili. Per questo motivo i prodotti naturali, che possiedono strutture chirali variamente funzionalizzate ed ulteriormente funzionalizzabili, a partire dalle quali sono facilmente ottenibili sia leganti chirali che organocatalizzatori, riscuotono un grande successo.

All’interno di questo fecondo filone di ricerca si inserisce lo studio condotto da Anna Iuliano, Matteo Masi e Gian Luigi Puleo. Sfruttando l’esperienza pluriennale nell’ambito della catalisi asimmetrica del Laboratorio di Sintesi Organica dell’Università è, infatti, stato possibile proporre un nuovo organocatalizzatore in grado di mimare l’attività enzimatica dell’Aldolasi di tipo I, un enzima in grado di catalizzare le reazioni di formazione e scissione di legami C-C.

Questa nuova molecola, sintetizzata in modo economico ed accessibile, è costituita da due porzioni: la prolina, un amminoacido naturale responsabile dell’attività enziamtica, e lo scheletro colestanico, in grado di dirigere la stereochimica della reazione e di creare un microambiente favorevole alla formazione dei prodotti.

Questo sistema catalitico ha dimostrato sorprendenti proprietà catalitiche in acqua e in solventi acquosi, senza bisogno di atmosfera inerte, e ha portato ad alte rese e selettività interessanti anche con bassi carichi di catalizzatore. Queste sue caratteristiche, attualmente ancora sotto esame nel laboratorio dell’Università, potranno favorire lo sviluppo di processi chimici ecocompatibili in mezzi acquosi e in assenza di catalizzatori metallici.

Il lavoro è uscito sul numero di giugno del Tetrahedron Asymmetry, una rivista che raccoglie i dati sperimentali e le ricerche teoriche di eccezionale importanza e attualità nel campo della stereochimica organica, inorganica e fisica con particolare attenzione alle discipline ad essa correlate. Il titolo è

“Synthesis of proline derivatives of bile acids and their evaluation as organocatalysts in the asymmetric direct aldol reaction”

Tetrahedron: Asymmetry Volume 18, Issue 11, 22 June 2007, Pages 1364-1375

di Gian Luigi Puleo, Matteo Masi and Anna Iuliano.

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[1] A.M. Rouhi, Chem. Eng. News, 2004, June 14, 47; A. Yarnell Chem. Eng. News, 2007 April 2, 15; W. G. Schulz Chem. Eng. News, 2007 March 12, web exclusive.