Sapere Scienza

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Macro ostacoli? Micro soluzioni!

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Tutto quello che ci circonda è chimica, e lo siamo anche noi. Conoscerla, e quindi conoscerci, consente di salvaguardarci. La sintesi organica è sempre alla ricerca di vie inesplorate per costruire nuove molecole, molte delle quali trovano ampia applicazione nelle scienze della vita e nella farmacologia. Ma a volte i comuni palloni di reazione, dove avvengono le sintesi organiche, non sono il luogo più adatto per dar vita a nuove molecole.Gli sviluppi tecnologici e ingegneristici hanno introdotto l’uso dei microreattori, consentendo un grande passo avanti verso una chimica innovativa, ecosostenibile e controllata. Questi microreattori sono sistemi tubulari, metallici o in vetro, con diametro inferiore al millimetro. Durante il mio dottorato di ricerca ho utilizzato micromiscelatori a forma di T nei quali, grazie all’infusione operata da pompe a siringa, due flussi di soluzioni di reagenti si incontrano e si mescolano, consentendo la reazione chimica grazie alla quale si forma il prodotto desiderato o lo sfuggente intermedio reattivo. Il prodotto viene poi portato all’esterno attraverso un terzo flusso, successivamente raccolto a valle del reattore.


Queste microtecnologie permettono di studiare e gestire in sicurezza la reattività di intermedi di reazione anche altamente instabili e pericolosi. In questo caso le soluzioni contenenti i reagenti scorrono in un microreattore di acciaio inossidabile, assicurando contemporaneamente un rapido miscelamento per diffusione e un efficiente controllo della temperatura, dovuto all’elevato rapporto fra la superficie del reattore e il volume del liquido che scorre nei microtubi. Il parametro principale da monitorare con accuratezza in questi microreattori è il tempo di residenza, ovvero il tempo in cui le soluzioni dei reattivi rimangono in contatto. I micromiscelatori sono estremamente versatili e consentono di allestire anche processi in serie, in cui le diverse unità hanno flussi e temperature differenti.


Con questa strumentazione mi sono dedicato alla sintesi di precursori di molecole ad attività farmacologica sfruttando reazioni comunemente ritenute improbabili e all’elaborazione di nuove vie di sintesi più rapide ed ecosostenibili. In particolare, ho potuto sintetizzare specie molto instabili contenenti l’atomo di litio a temperature relativamente alte (fra –40 °C e 0 °C) rispetto a quelle usate nelle modalità classiche di sintesi (fra –110 °C e –78 °C), utilizzando piccole quantità di solventi e garantendo la produzione in flusso. Grazie a questi micromiscelatori ho ottenuto agevolmente, in alte rese e grado di purezza, derivati dibenzilici, cloridrine ed esteri terbutilici, noti nuclei di molecole farmacologicamente attive come antidepressivi, inibitori enzimatici e antitumorali. Il mondo del micro sta oggi imponendo una svolta nella sintesi organica: quando l’economista E.F. Schumacher nel 1973 ha pubblicato Piccolo è bello aveva molta più ragione di quanto pensasse.

 

Flavio Fanelli

Flavio è laureato in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche e sta svolgendo il suo dottorato in Scienze Chimiche e Molecolari presso il Dipartimento di Farmacia – Scienze del Farmaco dell’Università di Bari e l'Istituto di Cristallografia del CNR.

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