Wist u dat meer dan de helft van de momenteel gebruikte medicijnen chiraal, mogelijk resulterend in twee verschillende reacties in het lichaam? Chirale verbindingen zijn paren van moleculen die spiegelbeelden van elkaar zijn, net als de rechter- en linkerhand van een persoon. Omdat het lichaam op een andere manier met elk molecuul omgaat, een chiraal medicijn kan de gewenste effecten van één molecuul produceren, samen met een ongewenst neveneffect van het spiegelbeeld. Het zou veel veiliger en efficiënter zijn om pure verbindingen te maken zonder hun onnodige gespiegelde versies te vormen die alleen maar verloren gaan, maar een dergelijke selectieve synthese is een van de moeilijkste uitdagingen gebleven bij het ontdekken van geneesmiddelen.

Onder leiding van professor Chang Sukbok, onderzoekers van het Center for Catalytic Hydrocarbon Functionalisaties binnen het Institute for Basic Science (IBS) in Daejeon, Zuid-Korea, hebben gemeld dat ze een groep nieuwe chirale iridiumkatalysatoren hebben gecreëerd voor de selectieve synthese van chirale lactamen. Hoewel lactamen belangrijke bouwstenen zijn in veel farmaceutische middelen, bijvoorbeeld, penicilline, een opmerkelijk antibioticum op basis van lactam, er zijn maar weinig efficiënte manieren geweest om slechts één molecuul uit een paar symmetrische spiegelbeelden te onderscheiden. De nieuwe katalysatoren stelden de onderzoekers in staat om de synthese te beïnvloeden ten gunste van het produceren van het ene product boven het andere met 99 procent selectiviteit.

De atomen in chirale geneesmiddelen zijn op dezelfde manier verbonden, maar verschillen in hun oriëntatie in de ruimte. De onderzoekers identificeerden welke katalysator een rechtse rotatie veroorzaakte en welke een linkse rotatie veroorzaakte. Door experimentele observaties en gedetailleerde computersimulaties te combineren, ze ontdekten dat tijdelijke vorming van waterstofbinding tussen een substraat en de katalysator een dergelijke hoge segregatie in de reactie veroorzaakte.

De waterstofbinding is een alomtegenwoordige interactie van moleculen in de natuur. Aangezien deze verbinding tussenproducten en overgangstoestanden stabiliseert tijdens een reactie, het leidt uiteindelijk tot de productie van chirale lactamen die een hoge selectiviteit mogelijk maken. De eerste auteur, Dr. Yoonsu Park stelt, "Het was van cruciaal belang om het reactiemechanisme te begrijpen om de verdere ontwikkeling van de katalysator te vergemakkelijken. Dankzij deze op mechanismen gebaseerde benadering en het reactieontwerpmodel konden we deze nieuwe transformatie vinden."

Opmerkelijk, deze studie suggereert een duurzaam protocol om zeer gewilde, onschatbare chirale lactamen. Door goedkope en gemakkelijk verkrijgbare koolwaterstoffen te gebruiken, de onderzoekers produceerden een groep chirale lactamen in verschillende vormen. Omdat hun chiraliteit en diverse structuren lactamen in staat stellen te functioneren als een actieve stof in het lichaam voor antibiotica, ontstekingsremmend, of anti-tumorfuncties, deze studie kan de ontwikkeling van potentiële geneesmiddelen op een efficiëntere en goedkopere manier vergemakkelijken.

"Dit is een grote stap voorwaarts op het gebied van asymmetrische katalyse. Aangezien lactamen verschillende toepassingen vinden in de geneeskunde, synthetisch, en materiaalchemie, onze studie kan een basis bieden voor het ontwikkelen van veiligere en effectievere klinische geneesmiddelen, " legt professor Chang uit.