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  1. De la molécule au médicamentun 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. ~1790 Gaz d’éclairage de Philippe Lebon (1767-1804) • 1790. Pyrolyse du bois • Produits de dégradation : • Goudrons • Gaz éclairant • Préparation du gaz

  6. ~1800-1810 Premières installations en Angleterre • William Murdoch (1754-1839) • Essais entre 1792 et 1798 sur la pyrolyse de la houille • Eclairage des usines • Application au chauffage

  7. ~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. ~1825 Benzène 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. ~1830 Friedlieb Ferdinand Runge (1795-1867) • Inventeur de la chromatographie sur papier. • 1834. Isole l’aniline et le phénol (acide carbolique) du goudron de houille.

  14. ~1855 William Henry Perkin (1838-1907) • 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 (1818-1892) Autoportrait (1852)

  15. 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. 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, 1378-1413.

  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. ~1860 Naissance de l’industrie des colorants de synthèse : l’arc-en-cielchimique • 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 (1835-1917) • Assistants : Karl Graebe (1841-1927) , Karl Libermann (1842-1914) et Heinrich Caro (1834-1910) 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 (1843-1910) • 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. ~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 • Homologues arséniés des colorants azoïques

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

  36. Digitale • Pavot • Cigüe morphine héroïne Papaver somniferum codéine papavérine X.Bataille – ENCPB – 2008 Louis David - La mort de Socrate - 1787

  37. « 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, 1493-1541)

  38. 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

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

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

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

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

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

  44. 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

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

  46. ~1930 Extension aux bactéries • Dans la suite d’Ehrlich • Gerhard Domagk (1895-1964) : • streptocoques • staphylocoques • Colorants azoïques • 1935. Prontosil

  47. Le principe actif • Ernest Fourneau (1872-1949) (Institut Pasteur de Paris) • Clivage réducteur

  48. ~1940 La suite… les sulfamides • Première classe générale d’agents anti-infectieux efficaces. • Winston Churchill (pneumonie, 1943) : sulfapyridine (Dagenan®)