Chemici van The Scripps Research Institute (TSRI) hebben een nieuwe methode ontdekt die, en in veel gevallen maakt het voor de eerste keer mogelijk, het maken van een breed scala aan organische moleculen.

De nieuwe methode, decarboxylatieve alkenylering, verandert gemakkelijk carbonzuren, een relatief goedkope, overvloedige en diverse klasse van verbindingen, in alkenen (ook wel olefinen genoemd), een andere grote familie van verbindingen die gewoonlijk worden gebruikt voor farmaceutische en andere toepassingen. Het zou dus de ontdekking en ontwikkeling van een grote verscheidenheid aan nieuwe medicijnen en andere chemische producten moeten vergemakkelijken.

"Deze methode vereenvoudigt drastisch de synthese van olefinen; in feite, het heeft de manier waarop ik denk over het maken van moleculen echt veranderd, " zei hoofdonderzoeker Phil S. Baran, Darlene Shiley hoogleraar scheikunde aan TSRI.

De methode, gepubliceerd in de editie van deze week van Natuur , vervangt in wezen reacties die al tientallen jaren in scheikundeboeken staan ​​en in wijdverbreid industrieel en academisch gebruik worden gebruikt. De belangrijkste hiervan is de Wittig-reactie, ontdekt in 1954, waarvoor de Duitse Georg Wittig in 1979 een deel van de Nobelprijs voor scheikunde kreeg. De Wittig-reactie maakt het mogelijk om veel olefinen te maken uit voorloperverbindingen, en hoewel het meestal een proces met veel stappen vereist, scheikundigen zijn er tot op heden sterk op leunen.

"Organische scheikundigen hebben dit lastige 'analoge' proces decennialang met weinig klachten doorstaan, "Zei Baran. "Met deze nieuwe methode brengen we olefinering nu in het digitale tijdperk."

De nieuwe methode is ontstaan ​​met een doorbraak van Baran en zijn laboratorium die een jaar geleden werd beschreven in de Journal of the American Chemical Society. Die transformatie maakte het mogelijk om veel complexe geneesmiddelen en andere moleculen te bouwen, beginnend met carbonzuren, met behulp van goedkope metaalkatalysatoren. Carbonzuren bevatten talrijke in bulk geproduceerde chemicaliën, evenals vele overvloedige natuurlijke moleculen, waaronder de aminozuren die cellen gebruiken om eiwitten te bouwen.

"Die opmars opende de deur naar veel andere mogelijkheden, en sindsdien hebben we zoveel mogelijk van hen aangepakt, beginnend met de belangrijkste ' zei Baran.

De nieuwe methode stelt chemici in staat om in relatief weinig stappen carbonzuren om te zetten in olefinen, met behulp van nikkel- of ijzerkatalysatoren. In een demonstratie Baran's team produceerde sterolacetaat, een natuurlijk olefine met potentieel als bouwsteen voor geneesmiddelen, van een standaardprecursor in twee stappen, terwijl de traditionele procedure met behulp van de Wittig-reactie zeven stappen vereist. Om de enorme reikwijdte van de nieuwe methode te laten zien, Het team van Baran gebruikte het om bijna 70 verschillende olefinen te maken met reacties die sterk gestroomlijnd en vereenvoudigd waren in vergelijking met traditionele methoden.

"Eigenlijk, met deze aanpak nemen we de meest diverse functionele groep en zetten deze om in de meest veelzijdige, ' zei Baran.

Met de nieuwe methode hebben scheikundigen veel betere controle over de geometrie van de resulterende moleculen, en vereenvoudigt bovendien de conceptuele kant van de synthese van olefinen. "Het maakt een primitieve vorm van syntheselogica mogelijk waarbij je gewoon kunt beginnen met een goedkope verbinding die structureel verwant is en deze relatief gemakkelijk omzet in een olefine, " merkte Baran op. In een demonstratie, het team synthetiseerde het natuurlijke antibioticum cladospolide, die anders moeilijk te maken is, beginnend met wijnsteenzuur, een in bulk geproduceerd carbonzuur dat structureel lijkt op cladospolide.

Het artikel bevat 15 andere totale of bijna totale syntheses van goedkope uitgangsverbindingen van natuurlijke producten die voorheen moeilijk of onpraktisch te synthetiseren waren, inclusief prostaglandines, aureonitol, en tocotriënolen.

Het farmaceutische bedrijf Bristol-Myers Squibb, die een onderzoeksovereenkomst heeft met TSRI, werkt in het kader van de overeenkomst samen met het Baran-laboratorium en gebruikt de nieuwe methode al in ten minste een van zijn programma's voor de ontwikkeling van geneesmiddelen.

Baran merkte op dat een andere medewerker, de contractgeneesmiddelenfabrikant Asymchem, heeft ook de geschiktheid van de nieuwe methode voor farmaceutische productie aangetoond door een monsterreactie op te schalen tot opbrengsten in de orde van een kilogram.