3 συναρπαστικοί τρόποι με τους οποίους οι χημικοί κατασκεύασαν ενώσεις φέτος
από την Μπέθανι Χάλφορντ
ΕΞΕΛΙΓΜΕΝΑ ΕΝΖΥΜΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΣΑΝ ΔΕΣΜΟΥΣ ΒΙΑΡΥΛΙΟΥ
Σχήμα που δείχνει μια σύζευξη διαρυλίου που καταλύεται από ένζυμο.
Οι χημικοί χρησιμοποιούν μόρια διαρυλίου, τα οποία περιλαμβάνουν αρυλομάδες συνδεδεμένες μεταξύ τους με έναν απλό δεσμό, ως χειρόμορφους υποκαταστάτες, δομικά στοιχεία υλικών και φαρμακευτικά προϊόντα. Αλλά η κατασκευή του μοτίβου διαρυλίου με αντιδράσεις που καταλύονται από μέταλλα, όπως οι διασταυρούμενες συζεύξεις Suzuki και Negishi, συνήθως απαιτεί αρκετά συνθετικά βήματα για να δημιουργηθούν οι εταίροι σύζευξης. Επιπλέον, αυτές οι αντιδράσεις που καταλύονται από μέταλλα αποτυγχάνουν κατά την παραγωγή ογκωδών διαρυλίων. Εμπνευσμένη από την ικανότητα των ενζύμων να καταλύουν αντιδράσεις, μια ομάδα με επικεφαλής την Alison RH Narayan του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν χρησιμοποίησε την κατευθυνόμενη εξέλιξη για να δημιουργήσει ένα ένζυμο κυτοχρώματος P450 που κατασκευάζει ένα μόριο διαρυλίου μέσω οξειδωτικής σύζευξης αρωματικών δεσμών άνθρακα-υδρογόνου. Το ένζυμο συνδέει αρωματικά μόρια για να δημιουργήσει ένα στερεοϊσομερές γύρω από έναν δεσμό με παρεμποδισμένη περιστροφή (φαίνεται). Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η βιοκαταλυτική προσέγγιση θα μπορούσε να αποτελέσει έναν βασικό μετασχηματισμό για τη δημιουργία διαρυλικών δεσμών (Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
ΣΥΝΤΑΓΗ ΓΙΑ ΤΡΙΤΟΓΕΙΤΕΣ ΑΜΙΝΕΣ ΠΟΥ ΒΑΣΙΖΕΤΑΙ ΣΕ ΛΙΓΟ ΑΛΑΤΙ
Το σχήμα δείχνει μια αντίδραση που παράγει τριτοταγείς αμίνες από δευτεροταγείς.
Η ανάμειξη μεταλλικών καταλυτών που απαιτούν ηλεκτρόνια με αμίνες πλούσιες σε ηλεκτρόνια συνήθως σκοτώνει τους καταλύτες, επομένως τα μεταλλικά αντιδραστήρια δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή τριτοταγών αμινών από δευτεροταγείς αμίνες. Η M. Christina White και οι συνεργάτες της στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις Urbana-Champaign συνειδητοποίησαν ότι θα μπορούσαν να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα αν πρόσθεταν λίγο αλμυρό καρύκευμα στη συνταγή των αντιδρώντων τους. Μετατρέποντας τις δευτεροταγείς αμίνες σε άλατα αμμωνίου, οι χημικοί διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να αντιδράσουν αυτές τις ενώσεις με τερματικές ολεφίνες, ένα οξειδωτικό και έναν καταλύτη σουλφοξειδίου του παλλαδίου για να δημιουργήσουν μυριάδες τριτοταγείς αμίνες με μια ποικιλία λειτουργικών ομάδων (παρατίθεται παράδειγμα). Οι χημικοί χρησιμοποίησαν την αντίδραση για να φτιάξουν τα αντιψυχωσικά φάρμακα Abilify και Semap και για να μετασχηματίσουν υπάρχοντα φάρμακα που είναι δευτεροταγείς αμίνες, όπως το αντικαταθλιπτικό Prozac, σε τριτοταγείς αμίνες, δείχνοντας πώς οι χημικοί θα μπορούσαν να φτιάξουν νέα φάρμακα από υπάρχοντα (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn8382).
ΟΙ ΑΖΑΑΡΕΝΕΣ ΥΠΟΒΛΗΘΗΚΑΝ ΣΥΣΦΙΞΗ ΑΝΘΡΑΚΑ
Το σχήμα δείχνει ένα Ν-οξείδιο της κινολίνης που μετασχηματίζεται σε Ν-ακυλινδόλη.
Φέτος, οι χημικοί πρόσθεσαν στο ρεπερτόριο της μοριακής επεξεργασίας, οι οποίες είναι αντιδράσεις που κάνουν αλλαγές στους πυρήνες σύνθετων μορίων. Σε ένα παράδειγμα, οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν μετασχηματισμό που χρησιμοποιεί φως και οξύ για να αποκόψει έναν μόνο άνθρακα από εξαμελή αζαρένια σε Ν-οξείδια κινολίνης για να σχηματίσει Ν-ακυλινδόλες με πενταμελείς δακτυλίους (παρατίθεται παράδειγμα). Η αντίδραση, που αναπτύχθηκε από χημικούς στην ομάδα του Mark D. Levin στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, βασίζεται σε μια αντίδραση που περιελάμβανε μια λάμπα υδραργύρου, η οποία εξέπεμπε πολλαπλά μήκη κύματος φωτός. Ο Levin και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι η χρήση μιας διόδου εκπομπής φωτός που εκπέμπει φως στα 390 nm τους έδωσε καλύτερο έλεγχο και τους επέτρεψε να κάνουν την αντίδραση γενική για τα Ν-οξείδια κινολίνης. Η νέα αντίδραση δίνει στους κατασκευαστές μορίων έναν τρόπο να αναδιαμορφώνουν τους πυρήνες σύνθετων ενώσεων και θα μπορούσε να βοηθήσει τους φαρμακευτικούς χημικούς που επιθυμούν να επεκτείνουν τις βιβλιοθήκες τους με υποψήφια φάρμακα (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abo4282).
Ώρα δημοσίευσης: 19 Δεκεμβρίου 2022