Farmaceutische chemici hebben een trucje als ze een medicijn ontwerpen en het voor het lichaam gemakkelijker willen maken om het op te nemen zonder metabolische bijwerkingen:ze kunnen een quaternair centrum toevoegen - een koolstofatoom dat is gebonden aan vier andere koolstofatomen. Het probleem is, dergelijke centra zijn vaak buitengewoon moeilijk te synthetiseren.

Een nieuwe studie door chemici van de Universiteit van Chicago, echter, biedt een nieuwe aanpak die de tijd en moeite die nodig is om dergelijke moleculen te maken aanzienlijk kan verminderen, vooral voor degenen die meerdere van dergelijke centra bevatten. Gepubliceerd 25 april in Natuur , de doorbraak halveert het aantal stappen dat nodig is om een ​​molecuul rijk aan quaternaire centra te maken.

Chemie gaat voortdurend vooruit, maar het bedenken van nieuwe moleculen voor groenere producten of betere medicijnen is niet genoeg om die ontdekkingen naar de echte wereld te verplaatsen - fabrikanten moeten ze ook efficiënt kunnen synthetiseren. Sommige moleculen hebben tientallen ronden nodig om te worden gecombineerd met andere chemicaliën en katalysatoren om hun uiteindelijke staat te bereiken.

Normaal gesproken, zodra scheikundigen een molecuul hebben geïdentificeerd dat ze willen synthetiseren, ze zullen achteruit werken vanaf de uiteindelijke structuur om erachter te komen welke stappen kunnen worden gebruikt om het te bouwen. Maar het is geen eenvoudig of duidelijk proces; er zijn veel combinaties van chemicaliën en stappen die een bepaald molecuul kunnen maken. "Het is net een schaakspel. Je wilt nadenken over welke zetten je daar het snelst zullen komen, met de minste offers, " zei co-auteur Scott Snyder, hoogleraar scheikunde en een expert in het ontwerpen van nieuwe manieren om belangrijke verbindingen te maken.

Snyder en zijn team concentreerden zich op een groep natuurlijke chemicaliën die rijk zijn aan quaternaire centra. Het team wilde een schaakbewegingsstrategie testen die zou beginnen met het bouwen van één cruciaal quaternair centrum - en vervolgens de speciale eigenschappen ervan gebruiken om de reactiviteit te stimuleren en andere reacties efficiënter te maken om de rest van het molecuul te bouwen.

Dit idee bleek de sleutel te zijn, en ze waren in staat om hun doelmolecuul in slechts 13 stappen te maken:veel minder dan bij een eerdere poging waarvoor twee dozijn nodig waren.

Vooruit gaan, Snyder zei, hij hoopt dat dit een model is om na te denken over het maken van moleculen met veel quaternaire centra, evenals andere moleculen met uitdagende constructies.

"Ik denk dat we op het gebied van chemie het punt hebben bereikt dat als we genoeg tijd en genoeg geld hadden, we kunnen elk molecuul maken dat we kunnen bedenken. Maar dat zou niet betekenen dat we het zouden redden zonder enorme verspilling, of enorme kosten, "Snyder zei. "Een van onze doelen is om nieuwe strategieën te vinden om moleculen efficiënt te maken, vooral maatschappelijk belangrijk, complexe zoals deze met quaternaire centra, op grote schaal."