Na te hebben geholpen bij het ontwikkelen van een nieuwe benadering voor organische synthese - koolstof-waterstof-functionalisatie - laten wetenschappers van Emory University nu zien hoe deze benadering van toepassing kan zijn op de ontdekking van geneesmiddelen. Natuur Katalyse publiceerden hun meest recente werk - een gestroomlijnd proces voor het maken van een driedimensionale steiger die van groot belang is voor de farmaceutische industrie.

"Onze tools openen een geheel nieuwe chemische ruimte voor potentiële doelwitten voor geneesmiddelen, " zegt Huw Davies, Emory hoogleraar organische chemie en senior auteur van het artikel.

Davies is de oprichter en directeur van het National Science Foundation's Centre for Selective CH Functionalization, een consortium gevestigd in Emory en dat 15 grote onderzoeksuniversiteiten uit het hele land en industriële partners omvat.

traditioneel, organische chemie heeft zich gericht op de scheiding tussen reactieve moleculaire bindingen en de inerte bindingen tussen koolstof-koolstof (C-C) en koolstof-waterstof (C-H). De inerte bindingen zorgen voor een sterke, stabiele steiger voor het uitvoeren van chemische synthese met de reactieve groepen. CH-functionalisatie zet dit model op zijn kop, waardoor C-H-bindingen de reactieve plaatsen worden.

Het doel is om eenvoudige, overvloedige moleculen in veel complexere, moleculen met toegevoegde waarde. Het functionaliseren van C-H-bindingen opent nieuwe chemische routes voor de synthese van fijnchemicaliën - routes die directer zijn, goedkoper zijn en minder chemisch afval genereren.

Het Davies-lab heeft een reeks belangrijke artikelen gepubliceerd over dirhodiumkatalysatoren die C-H-bindingen op een gestroomlijnde manier selectief functionaliseren.

Het huidige artikel demonstreert de kracht van een dirhodiumkatalysator om efficiënt een bioisostere van een benzeenring te synthetiseren. Een benzeenring is een tweedimensionaal (2-D) molecuul en een veelvoorkomend motief in kandidaat-geneesmiddelen. De bioisosteer heeft vergelijkbare biologische eigenschappen als een benzeenring. Het is een andere chemische entiteit, echter, met een 3D-structuur, wat een nieuw chemisch gebied opent voor de ontdekking van geneesmiddelen.

Eerdere pogingen om deze bio-isosteer te gebruiken voor biomedisch onderzoek werden gehinderd door de delicate aard van de structuur en de beperkte manieren om ze te maken. "Traditionele chemie is te hard en zorgt ervoor dat het systeem fragmenteert, " legt Davies uit. "Onze methode stelt ons in staat om gemakkelijk een reactie op een C-H-binding van deze bioisostere te bereiken op een manier die de steiger niet vernietigt. We kunnen scheikunde doen die niemand anders kan en nieuwe, en uitgebreider, derivaten die deze veelbelovende bioisostere bevatten."

Het artikel dient als bewijs van het principe dat bio-isosteren kunnen dienen als fundamentele bouwstenen voor het genereren van een uitgebreid scala aan chemische entiteiten. "Het is alsof je een nieuwe Lego-vorm in je kit krijgt, " zegt Davies. "Hoe meer Lego-vormen je hebt, hoe meer nieuwe en verschillende structuren je kunt bouwen."