1.Introduzione estrattiva

CHIMICA FARMACEUTICA

La chimica farmaceutica è una disciplina chimica che viene definito un sistema interdisciplinare perchè

ovviamente non si può avvalere solo di chimica ma ha bisogno di conoscenze di scienze biologiche, mediche

e farmaceutiche. Riguarda gli aspetti che sono relativi alla scoperta, alla progettazione, all'identificazione,

alla preparazione di sostanze biologicamente attive. Tramite degli studi particolare è possibile elaborare delle

relazioni struttura-attività per determinate classi di composti e quindi riuscire ad avere delle informazioni

dettagliate sui gruppi funzionali e interazioni particolari che sono indispensabili per l'interazione recettoriale

per avere l'effetto farmacologico aspettato.

Il chimico farmaceutico si occupa della progettazione quindi di una cosa che avviene al di fuori del laboratorio,

decide di sintetizzare quella sostanza ma poi entra in laboratorio e la sintetizza, quindi ha bisogno di avere

tutta una serie di conoscenze e di abilità pratiche perchè deve essere capace di impostare una sintesi da un

punto di vista pratico, di portarla avanti, di purificare il suo prodotto e di avere alla fine in mano il prodotto

che desiderava sintetizzare in forma quanto più possibile pura e pulita.

STADI della SPERIMENTAZIONE

Tutti gli stadi di sperimentazione possono essere identificati in due parti:

1. Pianificazione dell'esperienza già fatta dall'insegnante

2. Svolgimento dell'esperienza che prevede una conoscenza e corretto uso delle apparecchiature necessarie

alla realizzazione dell'esperienza stessa in sicurezza)

PIANIFICAZIONE dell'ESPERIENZA

La pianificazione dell'esperienza è costituita da una serie di punti, se un ricercatore intende sintetizzare un

prodotto perchè gli è necessario per fare un test farmacologico, prima di entrare in laboratorio pianifica ciò

che deve fare ad esempio elabora uno schema di sintesi basandosi su un approccio di tipo retrosintetico,

però decide che per preparare quel determinato prodotto è meglio partire da un determinato precursore

piuttosto che da un altro, ciò può essere dettato anche dai reattivi che si hanno a disposizione. Un aspetto

fondamentale è il fatto di cercare in letteratura tutte le informazioni che riguardano quel prodotto che uno

vuole poi sintetizzare. Quindi se qualcuno prima di noi ha già sintetizzato quel prodotto, facendo una ricerca

in letteratura possiamo ottenere una serie di informazioni che risultano essere utili per arrivare al mio

obiettivo. Prima di entrare in laboratorio è necessario progettare l'apparecchiatura che ci è necessaria. Oltre

a reazioni veloci che abbiamo utilizzato ci possono essere anche delle reazioni che possono richiedere anche

degli aspetti piuttosto critici, quando parlo ad esempio di dover riscaldare una miscela di reazione, questa la

posso riscaldare ad 40°, 70°, 80°, 200° o 250° oppure posso fare direttamente delle decomposizioni sulla

fiamma a temperature superiori, quando parlo invece di dover raffreddare una miscela di reazione posso

decidere di condurre la mia reazione a 0°, a -20°, a -78°, a -100°, perciò a seconda della condizione che io

voglio realizzare ho bisogno di sapere come realizzare questa specifica situazione come anche molto spesso

abbiamo modo di parlare di reazioni che devono essere condotte in ambiente anidro, quindi molte delle

reazioni studiate non sopportano tracce di umidità. Come si realizza una reazione che appunto deve essere

condotta in ambiente anidro? Questo tipo di domanda ce la poniamo prima di entrare in laboratorio e

dobbiamo sapere come realizzare le condizioni specifiche alle quali vogliamo condurre la nostra reazione.

In laboratorio realizzeremo la sintesi di uno specifico prodotto, quindi al termine di questo primo step

abbiamo il nostro prodotto sintetizzato, ma questo si trova insieme ad una miscela che viene chiamata

miscela di reazione nella quale ci sono vari sottoprodotti, tra cui il solvente, il catalizzatore, tracce di materiali

di partenza, in realtà il nostro prodotto di interesse dovrà essere presente nella miscela in maggiore

concentrazione. Quindi ci saranno anche dei tempi di reazione, dei tempi di estrazione e quindi qui

realizzeremo quelle che sono gli aspetti fondamentali e necessari per una reazione come l'ambiente anidro,

il riscaldamento e il raffreddamento. La seconda parte dell'esperienza è relativa all'isolamento e alla

purificazione del prodotto, tutta questa serie di operazioni vanno sotto il nome di work-up di una reazione,

il work-up rappresenta l'insieme delle operazioni che servono per isolare il prodotto di interesse dalla miscela

di reazioni. Queste operazioni sono varie e una non va a discapito dell'altra, infatti molto spesso la

purificazione può essere così complessa che può richiedere l'utilizzo di più tecniche una in successione

all'altra per arrivare alla fine ad ottenere un prodotto pulito, infatti si deve per prima cosa verificare l'identità,

quindi se sintetizziamo acido acetilsalicilico alla fine avremo in mano un solido bianco e dovremo verificare

che si tratti di acido acetilsalicilico e quindi verificare la sua purezza. Queste sono tutta una serie di tecniche

che utilizzeremo alcune da un punto di vista più pratico di laboratorio, altre verranno utilzzate per fare una

valutazione critica di opportuni spettri di massa, NMR per poter così vedere se la nostra sintesi o estrazione

è andata a buon fine, se abbiamo ottenuto il nostro prodotto di interesse, se il nostro prodotto è puro e

possiamo anche vedere quanto prodotto abbiamo ottenuto, quindi la valutazione della resa è un aspetto

molto importante per capire l'efficienza di tutto il processo sia di sintesi che di isolamento.

La sintesi organica

Vengono riportati i principali step che vengono fatti in un laboratorio di sintesi organica. Abbiamo bisogno di

sintetizzare il prodotto A, facciamo una ricerca bibliografica utilizzando banche dati, da cui ricaviamo alcune

informazioni, infatti se siamo fortunati la sintesi del prodotto A è nota, quindi A è un prodotto che qualche

altro ricercatore nel mondo prima di noi ha sintetizzato, quindi questa è la situazione più semplice perchè

basterà recuperare la procedura sintetica di questo ricercatore, si sintetizza il prodotto seguendo il metodo

riportato in letteratura, il composto A si separa dalla miscela di reazione, questa rappresenta la fase di

purificazione poi abbiamo la fase di identificazione, in questo caso siamo fortunati perchè il ricercatore che

ha sintetizzato questo prodotto avrà sicuramente fornito dei dati di massa, dei dati di NMR, il punto di

fusione, avrà lui già caratterizzato questo prodotto e quindi noi facendo degli spettri o attraverso le proprietà

fisiche potremmo dire che il nostro prodotto è esattamente quello che il ricercatore in un'altra parte del

mondo ha sintetizzato, quindi non dobbiamo inventare niente se non seguire una procedura nota. Altre volte

può accadere che dalla nostra ricerca bibliografica esce fuori che il prodotto A non è un prodotto noto quindi

nessun altro ha sintetizzato quel prodotto prima di noi però magari ne esce fuori che non è noto proprio quel

prodotto di nostro interesse, ma sono noti dei prodotti molto simili strutturalmente, ad esempio dobbiamo

fare un prodotto complesso come un estere, è noto l'estere metilico ma noi dobbiamo sintetizzare l'estere

etilico, quindi modificando opportunamente la nostra procedura noi otteniamo il nostro prodotto di

interesse, quindi la nostra procedura viene modificata in funzione degli elementi di differenza che invece

caratterizzano il nostro prodotto. Quindi anche in questo caso passiamo attraverso la fase di sintesi,

utilizzando il reagente opportuno per la sintesi del nostro estere etilico, in questo caso il prodotto di interesse

viene ancora una volta separato dalla nostra miscela di reazione, ma in questo caso c'è qualcosa di differente

rispetto al caso precedente perchè nessuno prima di noi aveva sintetizzato quel prodotto, quindi non

abbiamo dati spettrali a cui fare riferimento e non abbiamo neanche il punto di fusione, quindi siamo noi

tramite analisi di massa, IR, NMR o analisi elementare a dover quindi decidere se il prodotto che abbiamo

effettivamente ottenuto è quello che ci aspettavamo. La situazione che richiede un maggiore impegno è

sicuramente quella in cui la sostanza A che dobbiamo sintetizzare non è nota e non c'è nessun metodo che

descrive un composto analogo, è ovvio che qui non abbiamo degli elementi di riferimento. Un'altra situazione

potrebbe essere quella che il prodotto è noto, ma magari è stato fatto in 10 passaggi e noi vogliamo

sviluppare un nuovo metodo che preveda un numero minore di passaggi e che ci dia la molecola di nostro

interesse (molecola target). In questo caso c'è un box intermedio che non c'era in precedenza che richiede

una pianificazione della sintesi di questa sostanza che non si presentava negli step precedenti, quindi in

questo caso attraverso la strategia retrosintetica andiamo a progettare la procedura che ci dovrebbe portare

al prodotto di nostro interesse, naturalmente tutti i passaggi che seguono sono ancora dei passaggi che

dobbiamo mettere a punto noi, quindi si tenta la sintesi, se poi i nostri materiali di partenza reagiscono e si

ottengono dei prodotti questi vengono isolati e ancora una volta bisogna vedere quali tra i prodotti della

reazione è il prodotto giusto perchè spesso si possono formare più sostanze e quindi da un'opportuna analisi

di massa, IR, elementare, NMR si va a vedere se effettivamente la nostra strategia retrosintetica ha avuto

successo, se non l'ha avuto ovviamente si riparte da qua e si ricomincia la sintesi. Molto spesso anche quando

abbiamo ottenuto il prodotto desiderato, in realtà è necessario ripartire perchè magari quello era

esclusivamente l'esito di un'unica prova e quindi magari facendo la reazione in condizioni diverse e a

temperature diverse, con tempi diversi, solventi diversi e catalizzatori diversi potremmo avere magari una

resa maggiore, perciò la reazione viene appunto ottimizzata e quindi si mettono a punto delle migliori

condizioni per ripetere la sintesi con migliori condizioni trovate in maniera tale da poter ottenere la maggior

resa del prodotto. Ciò che abbiamo visto per la sintesi organica vale anche per l'estrazione, quindi anche nel

campo dell'estrazione facendo un'opportuna ricerca bibliografica sappiamo se determinate sostanze presenti

in una determinata matrice sono gia state estratte, se così è si seguiranno delle procedure note, se invece

così non è dovremmo mettere appunto delle procedure. Dopo la parte di sintesi e di isolamento del prodotto,

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