De la molécule au médicament un panorama de la chimie contemporaine

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1 De la molécule au médicament un panorama de la chimie contemporaine
ESPCI, 25 juin 2008

2 Chapitre 1 Il était une fois… X.Bataille – ENCPB – 2008

3 Une rapide histoire des médicaments…
X.Bataille – ENCPB – 2008

4 Jusqu’à la fin du XVIIIè s.
Extraction des produits naturels et des produits de dégradation Recherche empirique des utilisations

5 Gaz d’éclairage de Philippe Lebon (1767-1804)
~1790 Gaz d’éclairage de Philippe Lebon ( ) 1790. Pyrolyse du bois Produits de dégradation : Goudrons Gaz éclairant Préparation du gaz

6 Premières installations en Angleterre
~ Premières installations en Angleterre William Murdoch ( ) Essais entre 1792 et 1798 sur la pyrolyse de la houille Eclairage des usines Application au chauffage

7 « Gas light » : ~ 250 L / kg de houille : 80% de résidu solide
~1820 1820. L’éclairage public « Gas light » : ~ 250 L / kg de houille : 80% de résidu solide

8 Rentabiliser les déchets (goudrons)
Utilisation traditionnelle : calfatage Analyse de la composition des goudrons : Découverte de nouveaux produits Naissance d’une nouvelle chimie

9 Le bois « Nanocomposite naturel » : Matrice : Lignine
Fibres : Cellulose

10 Composition du goudron de houille
Hydrocarbures aromatiques : Monocycliques Polycycliques (HAP) Hétérocycles oxygénés, azotés et soufrés

11 Les aromatiques Dérivés du benzène X.Bataille – ENCPB – 2008

12 Benzène ~1825 Michael Faraday (1791-1867) 1825.
Echantillon d’huile de baleine utilisé pour l’éclairage public Isole le benzène par distillation (99,7%) Structure de Kekulé (1865)

13 Friedlieb Ferdinand Runge (1795-1867)
~1830 Friedlieb Ferdinand Runge ( ) Inventeur de la chromatographie sur papier. 1834. Isole l’aniline et le phénol (acide carbolique) du goudron de houille.

14 William Henry Perkin (1838-1907)
~1855 A 17 ans chez A.W. Hofmann Chimie de l’aniline et de ses dérivés La buanderie de la maison familiale August Wilhelm von Hofmann ( ) Autoportrait (1852)

15 Synthèse de la quinine selon W.H. Perkin
1856 Synthèse de la quinine selon W.H. Perkin Enjeu : colonies Quinine : C20H24N2O2 Allyltoluidine : C10H13N 2 * allyltoluidine + 2 oxygène = quinine + 2 H 2 C10H13N + 3/2 O2  C20H24N2O2 + H2O

16 Ce que W.H. Perkin ne savait pas (et ne pouvait pas savoir)
1856 Ce que W.H. Perkin ne savait pas (et ne pouvait pas savoir)

17 Quinine 1944 ? Robert B. Woodward 2001 ! Gilbert Stork
Jeffrey I. Seeman, The Woodward-Doering/Rabe-Kindler Total Synthesis of Quinine: Setting the Record Straight, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46,

18 Ce que synthétise W.H. Perkin
Constat d’échec Essai sur l’aniline commerciale

19 La mauvéine de W.H. Perkin
Essais en teinture « Si ce produit ne coûte pas une fortune, c’est la vôtre qui est faite »

20 Une synthèse « de rêve »…
Du goudron au prix du platine

21 … obtenue grâce à un produit parasite

22 Naissance de l’industrie des colorants de synthèse :
~1860 Naissance de l’industrie des colorants de synthèse : l’arc-en-ciel chimique 1858. Fuchsine (magenta) : utilisations frauduleuses (vins) 1858. Colorants azoïques 1869. Alizarine

23 « Garance, c’est le nom d’une fleur »
1869. Première vraie synthèse d’un colorant naturel extrait de la garance (alizarine, 1826). Colorant utilisé par l’armée France : Alsace, Vaucluse. Joueur de fifre, E. Manet, 1866 (Musée d'Orsay)

24 Première synthèse volontaire d’un produit naturel
Adolf von Baeyer ( ) Assistants : Karl Graebe ( ) , Karl Libermann ( ) et Heinrich Caro ( ) Alizarine Anthracène

25 L’industrie chimique allemande
1861. Bayer 1862. Hoechst 1869. H. Caro : Badische Anilin & Soda Fabrik, BASF. 1895. Aktien-Gesellschaft für Anilin-Fabrikation, AGFA …

26 Bilan à la fin du XIXè siècle
Chimie des aromatiques = Chimie des colorants Chimie du XIXè siècle Autres champs d’applications ?

27 Paul Ehrlich (1855-1915) Biologiste (et chimiste ?) allemand
Assistant de Robert Koch ( ) Colorations sélectives des micro-organismes Intérêt de Ehrlich pour les colorants

28 L’idée de Ehrlich Interaction sélective des colorants à exploiter :
Interaction tueuse

29 Ehrlich et les colorants synthétiques
~1900 Ehrlich et les colorants synthétiques 1891. Bleu de méthylène : malaria. 1904. Rouge trypan : maladie du sommeil.

30 Le fléau : la Syphillis Le « SIDA » du XIXè siècle
Ehrlich : raisonnement de chimiste

31 Le raisonnement d’Ehrlich sur les antisyphilitiques
Azoïques non actifs Composé arséniés actifs 12 13 14 15 16 17 18 He … B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar Ga Ge As Se Br Kr Homologues arséniés des colorants azoïques

32 1910. Naissance du Salvarsan
~1910 1910. Naissance du Salvarsan Premier criblage Activité du 606è composé contre la syphilis

33 Ce que dira la diffraction aux rayons X (1961)

34 Fin du chapitre 1 … les sulfamides… 1940 X.Bataille – ENCPB – 2008

35 Les tisanes de Grand-Mère et les potions de « Mère Nature »
Chapitre 2 Les tisanes de Grand-Mère et les potions de « Mère Nature » X.Bataille – ENCPB – 2008

36 morphine héroïne codéine papavérine Papaver somniferum Digitale Pavot
Cigüe morphine héroïne codéine papavérine Papaver somniferum X.Bataille – ENCPB – 2008 Louis David - La mort de Socrate

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38 « C’est la dose qui fait le poison »
« Toute chose est poison, et rien n’est poison ; seule la dose détermine si une chose peut ne pas être poison » Paracelse (Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim, )

39 Le saule Hippocrate (Vème s. av. J.-C.)
Galien (IIème s.) : propriétés antipyrétiques et anti-inflammatoires Moyen-Âge : utilisé contre la fièvre et les douleurs 1829 : isolement de la salicine 1840 : acide salicylique obtenu par oxydation chimique de la salicine 1853 : Charles Gerhardt : aspirine 1855 : synthèse de Hermann Kolbe 1897 : Felix Hoffman

40 Taxol® Une succession de découvertes entrecoupées de « coups de chance » va aboutir à la commercialisation d’un des principaux anticancéreux contemporains

41 Tétrodotoxine : le goût du risque
Isolée en 1909 Structure élucidée en 1964 par Woodward Synthétisée par Yoshito Kishi en 1972 LD ~ 100 µg (homme)

42 Palytoxine (corail Palythoa)
Isolée en 1971 Synthétisée par Yoshito Kishi en 1989 LD ~ 50 µg

43 La nature produit les molécules les plus actives :
Capsaïcine Menthol La nature produit les molécules les plus actives : c’est un modèle !

44 N’oublions jamais… Les progrès de la chimie sont indissociables des avancées technologiques : techniques spectroscopiques et chromatographiques

45 La nature produit les molécules les plus actives
Plantes médicinales : ~ 80% de la population mondiale Médicaments d’origine naturelle : ~ 40% en Europe Médicaments en vente libre : + de 50% à base de plantes médicinales

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47 EN PLUS… Les sulfamides X.Bataille – ENCPB – 2008

48 Extension aux bactéries
~1930 Extension aux bactéries Dans la suite d’Ehrlich Gerhard Domagk ( ) : streptocoques staphylocoques Colorants azoïques 1935. Prontosil

49 Le principe actif Ernest Fourneau ( ) (Institut Pasteur de Paris) Clivage réducteur

50 La suite… les sulfamides
~1940 La suite… les sulfamides Première classe générale d’agents anti-infectieux efficaces. Winston Churchill (pneumonie, 1943) : sulfapyridine (Dagenan®)

51 µ-biologie : pénicilline
Juillet 1928, Alexandre Fleming ( ), microbiologiste au St Mary’s Hospital (Londres), culture de staphylocoques. Penicillinum notatum. Howard Walter Florey ( ), Ernst Boris Chain ( ). Ernest Augustin Duchesne ( )