Chemici van Scripps Research hebben een efficiënte methode uitgevonden om een ​​synthetische versie van de plantenstof bilobalide te maken, die van nature wordt geproduceerd door gingko-bomen. Het is een belangrijke prestatie omdat bilobalide - en nauw verwante verbindingen - potentiële commerciële waarde hebben als medicijnen en 'groene' insecticiden.

Ginkgo-bomen produceren de verbinding om insectenplagen af ​​​​te weren, maar het is in feite niet giftig voor mensen. De methode, gepubliceerd in Natuur , stelt chemici in staat bilobalide en verwante verbindingen relatief gemakkelijk en veel goedkoper te maken en te bestuderen dan voorheen mogelijk was.

"Dit proces laat zien hoe het uitvinden van de juiste nieuwe chemische reacties snelle toegang geeft tot complexe natuurlijke verbindingen, " zegt Ryan Shenvi, doctoraat, hoogleraar bij de afdeling Chemie bij Scripps Research. "Nu hebben we toegang tot bilobalide en de chemische ruimte eromheen, waarvan een groot deel misschien nog betere eigenschappen heeft."

De ginkgoboom ( Ginkgo biloba ) wordt beschouwd als een levend fossiel. Nauw verwante soorten leefden 270 miljoen jaar geleden op aarde, vóór dinosaurussen, en slaagde erin de daaropvolgende wereldwijde rampen te overleven die de dinosauriërs en de meeste andere soorten planten en dieren uitroeiden.

Niet verrassend, gezien die erfenis, individuele ginkgo-bomen zijn tegenwoordig ongewoon winterhard en hebben een lange levensduur; sommige exemplaren zouden duizenden jaren oud zijn. Traditionele Chinese geneeskunde omvat het gebruik van ginkgo-extracten voor verschillende aandoeningen, en zelfs de bladeren zouden in de oudheid zijn gebruikt als bladwijzers om te beschermen tegen papieretende insecten zoals zilvervisjes.

Een waarschijnlijke factor in G. biloba 's levensduur is de reeks insectendodende verbindingen die in de bladeren en noten worden aangetroffen. Deze omvatten ginkgolideverbindingen, die gevaarlijke bloedingen kunnen veroorzaken bij mensen die ze innemen in voldoende hoge doses, maar ook het minder bekende bilobalide, die krachtige effecten heeft op insecten, maar in wezen niet-toxisch lijkt te zijn voor mensen. Bilobalide breekt ook snel af in het milieu, toe te voegen aan zijn kenmerken voor een "groen" insecticide.

Echter, bilobalide heeft een complexe koolstofskeletstructuur met acht zuurstofatomen die het inherent lastig maakt om te synthetiseren. Eerder gepubliceerde methoden waren lang, deels vanwege de moeilijkheid om al die zuurstofatomen in de juiste posities te krijgen.

"We hebben een andere aanpak geprobeerd, "zegt Shenvi. "In plaats van de structuur weg te beitelen door zuurstofatomen één voor één in te brengen, we zijn begonnen met grote, zuurstofhoudende fragmenten, en heb ze toen samengevoegd, zoals het monteren van Ikea-meubels."

De nieuwe synthesemethode, voornamelijk ontwikkeld door afgestudeerde studenten Meghan Baker en Robert Demoret, evenals postdoc Masaki Ohtawa, culmineerde in een procedure waarbij de komachtige moleculaire architectuur werd geopend en een laatste zuurstofatoom op een precieze locatie erin werd geplaatst.

"Uitzoeken hoe het laatste deel te doen was een enorme inspanning, ' zegt Shenvi.

de synthese, in het geheel, kost veel minder tijd en moeite in vergelijking met eerdere methoden, en de ontwikkeling ervan betekent dat chemici nu een praktische organische synthesemethode hebben om niet alleen bilobalide maar ook afgeleide verbindingen te maken, om hun eigenschappen als insecticiden of zelfs als potentiële geneesmiddelen te onderzoeken. Onderzoekers hebben in eerdere studies gemeld dat bilobalide cognitieve tekorten omkeert in een diermodel met het syndroom van Down, en dat het dopamine-neuronen beschermt in een model van de ziekte van Parkinson.

"We waren eerst geïnteresseerd in bilobalide vanwege zijn potentiële relevantie voor de menselijke neurowetenschappen, "zegt Shenvi. "Echter, sinds het woord zich heeft verspreid over de nieuwe synthese, we hebben de grootste belangstelling gekregen van de agrochemische industrie, vanwege de goede eigenschappen van bilobalide als insecticide en het veiligheidsprofiel."

Shenvi en zijn collega's zijn van plan hun nieuwe methode te gebruiken om bilobalide-analogen te maken en hun eigenschappen te verkennen.