Een laboratorium van de Rice University dat gespecialiseerd is in het synthetiseren van reagentia en intermediaire moleculen voor het ontwerpen en vervaardigen van medicijnen en andere fijnchemicaliën, heeft een belofte waargemaakt om de synthese van elektrofiele (elektronenarme) aminerende middelen te veralgemenen.

Aminatiemiddelen zijn waardevolle bouwstenen die stikstofatomen in moleculen kunnen opnemen in een enkele efficiënte stap zonder het gebruik van verontreinigende metalen of katalysatoren.

In zijn laboratorium, Rijst synthetisch organisch chemicus László Kürti toonde een bakje hoog opgestapeld met het nieuwe reactiviteitsmodificerende middel, een stikstofumpolung-reagens dat wordt gebruikt om aminerende middelen te synthetiseren. Een umpolung keert de polariteit van stikstofatomen om, waardoor ze anders kunnen reageren met andere atomen.

Kürti verwacht dat het robuuste umpolung-reagens chemici gemakkelijk toegang zal geven tot zeer gewilde, elektronenarme stikstofatomen wanneer gecondenseerd met vrijwel elk elektronenrijk primair amine.

Het proces is het onderwerp van een paper in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Wanneer het ontwerp van een nieuw medicijn vallen en opstaan ​​omvat en elke proef honderden chemische stappen kan nemen gedurende dagen en weken, elke poging om bestaande synthetische routes te vereenvoudigen loont, zei Kurti. "Deze nieuwe benadering vertegenwoordigt een operationeel eenvoudig, schaalbaar en milieuvriendelijk alternatief voor door overgangsmetaal gekatalyseerde, koolstof-stikstof kruiskoppelingsmethoden die momenteel worden gebruikt om toegang te krijgen tot structureel diverse aminen, " hij zei.

Aminen zijn verbindingen die zijn afgeleid van ammoniakmoleculen met één stikstof- en drie waterstofatomen. In primaire aminen, één waterstof wordt vervangen door een substituent, zoals een aryl- of een alkylgroep. Secundaire aminen hebben naast de twee substituenten slechts één waterstof die direct aan de stikstof is gebonden.

De elektrofiele amineringsmiddelen van Rice vereenvoudigen de productie van secundaire aminen uit gemakkelijk verkrijgbare en goedkope voorlopers. De middelen maken de snelle vorming van koolstof-stikstofbindingen mogelijk die de kern vormen van een breed scala aan chemische verbindingen, waaronder 80 procent van de kandidaat-geneesmiddelen en veel landbouwchemicaliën, zei Kurti.

Aminerende middelen vormen op ongebruikelijke wijze nieuwe koolstof-stikstofbindingen omdat hun stikstofatomen elektronenarm zijn; dat is, ze dragen een gedeeltelijke positieve lading en kunnen gemakkelijk reageren met koolstofnucleofielen die elektronenrijk zijn.

"Een gemakkelijke voorbereiding van stabiele elektrofiele stikstofbronnen was een onvervulde synthetische behoefte, "Zei Kürti. "Dit is te wijten aan het ontbreken van een algemene en praktische methode om polariteit om te keren die overvloedig beschikbare stikstof-nucleofiele primaire alifatische en aromatische aminen omzet in de overeenkomstige stikstof-elektrofiele aminerende middelen."

Het team onder leiding van Rice postdoctoraal onderzoeker Padmanabha Kattamuri loste het probleem op met een synthetische benadering die berust op een umpolung-reagens, ketomalonaat hydraat, dat de normale polariteit van het stikstofatoom omkeert. Het lab kan honderden grammen van het reagens synthetiseren in een grote reactor gedurende 2 1/2 dag.

Het gebruik van het reagens om structureel diverse elektrofiele aminerende middelen te maken, elimineert de noodzaak voor overgangsmetalen, liganden of dwingende omstandigheden zoals hoge temperaturen of drukken of sterke oxidatiemiddelen die worden gebruikt in de huidige aminesyntheses, zei Kurti.

Kattamuri zei dat het lab de inhoud van een open container van het umpolung-reagens bijna twee jaar heeft gebruikt zonder dat het vermogen om te functioneren afnam. die zijn stabiliteit bewees.

"De hier gepresenteerde synthetische en mechanistische resultaten vormen een doorbraak op het gebied van de vorming van koolstof-stikstofbindingen en zullen niet alleen van groot belang zijn voor synthetische en medicinale chemici, maar ook voor de theoretische, structurele en organometallische gemeenschappen, ' zei Kurti.