In een pan, op kamertemperatuur, scheikundigen van de Rice University zijn in staat waardevolle farmaceutische voorlopers te maken die volgens hen de industrie zouden kunnen veranderen.

De Rice-groep van chemicus László Kürti introduceerde een goedkope organische synthesetechniek die de overdracht van stikstofatomen naar olefinen katalyseert, onverzadigde organische verbindingen, ook wel alkenen genoemd.

Blootgestelde stikstofatomen zijn van cruciaal belang voor de ontdekking van geneesmiddelen. Het rijstproces combineert stikstof- en waterstofatomen in driehoekige aziridineproducten die direct beschikbaar zijn om te reageren met andere middelen.

Meest belangrijk, Kurti zei, is dat het organokatalytische aziridinatieproces van zijn lab stikstof overbrengt naar alkenen die nog niet zijn gemodificeerd, of gefunctionaliseerd.

"Deze niet-geactiveerde olefinen zijn basischemicaliën, maar zeer moeilijk te functionaliseren, " zei hij. "Dat kunnen we nu doen met deze chemie onder operationeel eenvoudige en milde omstandigheden."

Door ze om te zetten in kleine stikstofhoudende moleculen zijn ze veel nuttiger, hij zei. "Je kunt ze dan omzetten in complexere moleculen, " zei hij. "Deze NH-aziridines zijn essentiële bouwstenen."

Het lab heeft zijn nieuwe aziridinatietechniek gedetailleerd beschreven in Natuur Katalyse .

Kürti en zijn bemanning stappen al jaren naar dit punt, eerst het elimineren van dure katalysatoren uit het proces van het overbrengen van stikstof naar arylmetalen, en later enolethers nemen en er stikstof op overbrengen om aminoketonen te maken, een grondstof voor de chemische industrie.

"De directe aminering van enolethers was een mooie doorbraak omdat we geen katalysator nodig hadden, " zei hij. "Het oplosmiddel bevorderde het daadwerkelijke stikstof-overdrachtsproces. Toen vroegen we of we de momenteel gebruikte edelmetaalkatalysatoren konden vervangen door een klein organisch molecuul tegen slechts een fractie van de kosten om aziridines te maken."

De nieuwe studie biedt een definitief ja. "Dit is al heel lang een droom van ons, ' zei Kurti.

Kürti en postdoctoraal medewerker en co-auteur Zhe Zhou schatten dat de commercieel verkrijgbare organische katalysator met kleine moleculen die nodig is voor het proces ongeveer 4 is, 000 keer goedkoper dan de algemeen gebruikte katalysatoren op rhodiumbasis. Ze maken het proces ook duurzamer.

"Iedereen denkt dat katalyse het antwoord is op onze problemen, en in veel gevallen is het waar, " zei Kürti. "In een moeilijke reactie, een kleine hoeveelheid katalysator zal het proces versnellen en tijd en geld besparen.

"Maar veel mensen vergeten de kosten van de katalysator, en of het duurzaam is, "zei hij. "Helaas, het is vrij duidelijk geworden dat we hoogwaardige katalysatoren gebruiken die edele metalen bevatten. Het wereldaanbod is beperkt, en de prijzen van deze metalen zijn op zijn best grillig."

Het rijstproces heeft één nadeel, echter. "Het is langzamer dan het rhodium-gekatalyseerde proces, " zei Kürti. "Wat we hier onthullen duurt ongeveer zes uur bij kamertemperatuur, waar het rhodium-gekatalyseerde proces, afhankelijk van de ondergrond, varieert tussen 10 minuten en een half uur.

"Je geeft daar zeker een beetje op, ' zei hij. 'Maar zes uur is acceptabel als je grote hoeveelheden maakt. Dat is wat ik hoop dat mensen op de lange termijn zullen herkennen."

Kürti hoopt het proces te verfijnen om te bepalen hoe de stikstof zich aan het olefine hecht en dan, beurtelings, de essentiële chiraliteit beheersen, of handigheid, van het product. De chiraliteit van een medicijn is cruciaal voor hoe goed het werkt, als al.

Tot dan, het huidige proces kan van groot belang zijn voor de industrie, hij zei.

"Een gemakkelijkere toegang tot voorheen moeilijk te verkrijgen voorlopers kan de samengestelde structuren beïnvloeden die chemici in het laboratorium zullen maken, "Zei Kürti. "Eenvoudige procedures die eenvoudig te gebruiken zijn, hebben de neiging om te domineren in de ontwikkeling van farmaceutische geneesmiddelen."