Antibiotica redden talloze mensenlevens - de moderne geneeskunde zonder is ondenkbaar. Het grootste volumeaandeel van industrieel geproduceerde antibiotica zijn cefalosporines, structurele varianten van het eerste antibioticum, penicilline. Helaas, hun productie genereert een aanzienlijke hoeveelheid afvalproducten, waarvan sommige twijfelachtig zijn. In de European Journal of Organic Chemistry , wetenschappers hebben nu aangetoond dat een nieuw ontwikkelde, meer ecologische syntheseroute is geschikt voor de productie van een breed scala aan cefalosporine-antibiotica.

Penicilline behoort tot de -lactam antibiotica, een klasse van stoffen waarvan de gemeenschappelijke component een lactam is, een vierledige ring bestaande uit één stikstofatoom en drie koolstofatomen, waarvan er één via een dubbele binding aan een zuurstofatoom is bevestigd. Cefalosporines, de op één na belangrijkste subklasse van de ß-lactamantibiotica, bevatten een bicyclisch systeem gemaakt van de ß-lactamring en een zesledige ring gemaakt van zwavel, stikstof, en koolstofatomen. De verschillende therapeutisch bruikbare geneesmiddelen in deze klasse verschillen in hun zijketens, die op verschillende plaatsen op het basisframe kan worden bevestigd.

De productie van cefalosporine-antibiotica is een semi-synthetisch proces. Een fermentatie levert eerst op cefalosporine C , dat vervolgens enzymatisch wordt gesplitst om 7-aminocefalosporaanzuur (7-ACA) te vormen. Verschillende medicijnen worden vervolgens geproduceerd uit 7-ACA door middel van chemische syntheses. De productie van cefalosporine-antibiotica van de derde generatie omvat de hechting van een aminogroep (een stikstofbevattende groep) van de lactamring aan een bouwsteen op basis van (Z)-(2-aminothiazool-4-yl)methoxyiminoazijnzuur. Zowel de productie van deze reactant als de bindingsreactie zijn ecologisch ongunstig omdat ze resulteren in grote hoeveelheden dubieuze afvalproducten. Deze worden gevormd omdat er verschillende reagentia nodig zijn voor activering, ter bescherming van groepen die niet geacht worden te reageren, en voor de koppeling zelf, afhankelijk van welk medicijn wordt geproduceerd.

Een team onder leiding van Harald Gröger (Universiteit Bielefeld, Duitsland) werkte onlangs samen met de Provadis School of International Management and Technology en de fabrikant van generieke geneesmiddelen Sandoz GmbH (Kundl, Oostenrijk) om een ​​interessant alternatief voor dit type amideringsreactie te ontwikkelen, en gebruikte het om cefotaxime te maken. De sleutel tot hun succes was het gebruik van tosylchloride, een gevestigde, goedkoop koppelingsreagens, in combinatie met methanol als probleemloos oplosmiddel. Het enige bijproduct is tolueensulfonylzuur, wat aantrekkelijker is vanuit toxicologisch oogpunt omdat er geen beschermende groepen of activatoren voor nodig zijn die afvalproducten kunnen vormen. "Dit is een zeer gunstig proces met betrekking tot de atoomeconomie, ’ zegt Groger. Atoom economie houdt rekening met het percentage atomen in de uitgangsmaterialen dat daadwerkelijk wordt overgedragen aan de producten in een chemische reactie.

Wetenschappers van de Universiteit van Bielefeld en Sandoz GmbH, een toonaangevende producent van antibiotica, hebben nu kunnen aantonen dat hun amideringsmethode in het algemeen geschikt is voor de productie van cefalosporine-antibiotica van de derde generatie. In een onderzoeksproject gefinancierd door de Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU, Duitse Stichting voor het Milieu), ze hebben met succes drie andere cefalosporine-antibiotica gesynthetiseerd:cefpodoxime, cefpodoxime proxetil, en een voorloper van ceftazidim. Ondanks niet-geoptimaliseerde reactieomstandigheden, hun opbrengsten van 82 tot 95 procent zijn erg hoog.

"Het is bijzonder opmerkelijk dat veel verschillende functionele groepen op verschillende posities op de op 7-ACA gebaseerde startmoleculen worden getolereerd, ", zegt Gröger. "Onze ecologisch en economisch voordelige syntheseroute biedt perspectief op brede toepassing in de industriële productie van cefalosporine-antibiotica."