Elke biologische reactie is een chemische reactie. De uitwisseling van koolstofdioxide voor zuurstof in onze longen en bloedcellen, bijvoorbeeld, wordt veroorzaakt door moleculen die chemicaliën afgeven en zich hervormen met nieuwe. De ongecontroleerde replicatie van kankercellen is het resultaat van een verkeerde communicatie van gebroken chemische verbindingen. De aantrekkingskracht van het ontwikkelen van verbeterde medicijnen om nuttige reacties te bevorderen of schadelijke reacties te voorkomen, heeft organische chemici ertoe aangezet om beter te begrijpen hoe deze moleculen en reacties synthetisch in het laboratorium kunnen worden gemaakt.

Een team van de Yokohama National University in Japan heeft met hun laatste onderzoek een stap gezet om deze wens te verwezenlijken. gepubliceerd op 19 juli in de Tijdschrift voor Organische Chemie .

De onderzoekers ontwikkelden zuurstofheterocycli, dat zijn ringstructuren die bestaan ​​uit atomen van twee of meer elementen. Deze verbindingen vormen alle nucleïnezuren in de genetische code van een persoon. Een andere versie van heterocycli, die stikstof bevatten, zijn in meer dan de helft van de geneesmiddelen die in de Verenigde Staten worden geproduceerd. In het bijzonder zuurstofheterocyclische verbindingen bevatten ten minste één zuurstofatoom. Ze hebben verschillende toepassingen, inclusief in medicijnen voor de behandeling van kanker en hartfalen.

"We hebben ons gericht op zuurstofheterocycli, die aanzienlijke belangstelling hebben gewekt vanwege de relevantie van hun structurele eenheden in de medicinale chemie en materiaalkunde, " zei Yujiro Hoshino, de corresponderende auteur van de studie en een onderzoeker aan de Graduate School of Environment and Information Sciences aan de Yokohama National University.

Professor Kiyoshi Honda, een andere corresponderende auteur van de studie van de Graduate School of Environment and Information Sciences, voegde toe dat hun "doel was om kosteneffectieve en mildere synthetische routes te ontwikkelen om zuurstofheterocycli te creëren."

traditioneel, zuurstof heterocycli worden gemaakt door hoge temperaturen toe te passen op twee moleculen. Het proces kost tijd en energie, en produceert geen significant aantal heterocycli. Het team van Honda en Hoshino concentreerde zich op een methode waarbij fotogevoelige op koolstof gebaseerde zouten werden ontworpen. Ze voegden de zouten toe aan twee soorten verbindingen, die een ring vormen zodra ze reageren, en bestraalde de combinatie met groen licht.

"Deze reactie was bijzonder aantrekkelijk omdat het een groot aantal atomen kan bevatten en efficiënte toegang biedt tot verschillende synthetisch bruikbare zuurstofbevattende heterocycli, Hoshino zei. "Deze reactie kan ook worden uitgevoerd in milde experimentele omstandigheden - kamertemperatuur en zichtbaar licht."

Het proces produceerde een hoge opbrengst aan zuurstofheterocyclische verbindingen. Volgens Hoshino, de succesvolle reactie was te wijten aan een structuur op de zouten die een elektronendonerende groep wordt genoemd. Elektronen worden opgewekt door groen licht, en de zouten extraheren een elektron uit de verbinding om te reageren met de andere samengestelde componenten.

Volgende, de onderzoekers zijn van plan om verschillende kleuren licht te gebruiken om verschillende reacties aan te sturen. Ze zijn specifiek geïnteresseerd in het tot stand brengen van een roodlichtreactie, wat moeilijker is, volgens Hoshino. Rood licht heeft een langere golflengte en een lagere frequentie dan groen licht, wat betekent dat het infrarood licht dichterbij is dan zichtbaar licht op de spectrumkaart. Roodlichtreacties kunnen leiden tot een hogere productie van heterocycli, maar het vereist meer nauwkeurigheid en efficiëntie.

"Ons volgende doel is om de reikwijdte van de reactie uit te breiden, Hoshino zei. "We voorzien de uitbreiding van het gebruik van verschillende door zichtbaar licht gestuurde reacties in de toekomst, en we zijn van plan hieraan te blijven bijdragen."