Een van de grootste uitdagingen waarmee synthetische chemici worden geconfronteerd, is hoe ze moleculen kunnen maken met slechts een bepaalde 'handigheid'. Moleculen kunnen in twee vormen voorkomen die elkaar spiegelen, net als onze linker- en rechterhand. Dit kenmerk, chiraliteit genoemd, kan worden gevonden in biologische moleculen zoals suikers en eiwitten, wat betekent dat medicijnontwerpers vaak medicijnen willen ontwikkelen die alleen links- of rechtshandig zijn. Het lijkt een beetje op het ontwerpen van de ideale handdruk.

Chemici hebben manieren ontwikkeld om de links- en rechtshandige vormen te scheiden, of enantiomeren, van een molecuul, zoals moleculaire zeven die de doorgang van slechts één vorm toestaan. Een andere, meer gewilde techniek is het creëren, vanaf het begin, alleen de gewenste enantiomeer en niet zijn spiegelbeeldvorm. In een nieuwe studie, gepubliceerd op 18 oktober in Natuur , Gregory Fu, Caltech's Norman Chandler hoogleraar scheikunde, en zijn team doen precies dat, het demonstreren van een nieuwe methode voor het maken van moleculen met koolstof-koolstofbindingen (vrijwel alle geneesmiddelen bevatten koolstof-koolstofbindingen) in slechts één van hun overhandigde vormen, tijdens het gebruik van overvloedige, goedkope materialen.

"Deze methode kan de ontdekking en synthese van bioactieve verbindingen maken, zoals geneesmiddelen, minder duur en minder tijdrovend dan mogelijk was met eerdere methoden, ", zegt Fu. "Een medicijnontwikkelaar zou onze methode kunnen gebruiken om gemakkelijker bibliotheken van kandidaatgeneesmiddelen te maken, die ze dan zouden testen op een gewenste activiteit."

In het nieuwe rapport de onderzoekers laten zien dat ze hun handmatige selectiereacties kunnen uitvoeren met goedkope materialen, inclusief een nikkelkatalysator, een alkylhalogenide, een siliciumhydride, en een olefine. Olefinen zijn moleculen die dubbele koolstof-koolstofbindingen bevatten, en ze worden vaak aangetroffen in organische moleculen. In 2005, Bob Grubbs, de Victor en Elizabeth Atkins hoogleraar scheikunde aan Caltech, won de Nobelprijs voor Scheikunde voor het bedenken van een methode om naar believen atomen in en uit olefinen te wisselen, een bevinding die leidde tot betere manieren om olefinen voor industriële doeleinden te maken.

Het Fu-team creëerde verschillende klassen van verbindingen met een specifieke chiraliteit, waaronder moleculen die bekend staan ​​als bètalactams, waarvan het antibioticum penicilline lid is.

"De nikkelkatalysatoren werken als een handschoen, het vormen van een molecuul in de gewenste linker- of rechterhand. Je zou kunnen, in theorie, onze methode gebruiken om gemakkelijker een reeks penicilline-achtige moleculen te maken, bijvoorbeeld, ' zegt Fu.

Moleculen met verschillende handigheid kunnen verrassend verschillende eigenschappen hebben. De kunstmatige zoetstof aspartaam ​​heeft twee enantiomeren:de ene smaakt zoet en de andere niet. Het molecuul karvon ruikt in de ene vorm naar groene munt en in de andere naar karwij. Ook medicijnen kunnen verschillende effecten hebben, afhankelijk van hun handigheid. Ibuprofen, ook bekend onder een van zijn merknamen, Advil, bevat zowel links- als rechtshandige vormen, maar slechts één versie is therapeutisch.

In de toekomst, Fu en zijn collega's zijn van plan hun methode verder te ontwikkelen, met name ze willen de handigheid op twee plaatsen binnen een molecuul kunnen beheersen in plaats van slechts één, geneesmiddelenontwerpers nog meer flexibiliteit te bieden.

De studie is getiteld, "Katalytische enantioconvergente koppeling van secundaire en tertiaire elektrofielen met olefinen."