Momenteel, verschillende therapeutische verbindingen op de markt, zoals eiwitten, enzymen, en aminozuren, zijn 'chirale verbindingen' - moleculen met twee structuren die spiegelbeelden van elkaar zijn, maar niet over elkaar heen kunnen worden gelegd. Hoewel de twee varianten van het molecuul, ook wel 'enantiomeren' genoemd, ' zijn structureel hetzelfde, hoe ze zijn georiënteerd (hun chiraliteit) maakt ze functioneel van elkaar verschillend.

Geneesmiddelen kunnen een enkele enantiomeer zijn of racemische mengsels (bestaande uit beide enantiomeren), vaak aangeduid als (S) of (R), respectievelijk. Ze hebben vaak verschillende biologische activiteiten:één enantiomeer van een geneesmiddel kan veel effectiever zijn dan zijn tegenhanger (zoals thalidomide, een racemisch mengsel dat verschillende geboorteafwijkingen bij kinderen veroorzaakte). Dus, het op een effectieve manier synthetiseren van chirale verbindingen is cruciaal op het gebied van medicijnontwerp.

In een nieuwe studie gepubliceerd in Chemische Wetenschappen , een groep wetenschappers, onder leiding van Prof Sukwon Hong van het Gwangju Institute of Science and Technology en Prof Brian M. Stoltz van het California Institute of Technology, ontwierp een nieuwe katalytische methode die bruikbare chirale verbindingen kan genereren. Prof Hong legt uit, "Chirale moleculen hebben een sleutelrol gespeeld in de moderne chemie, vooral in de medicinale chemie. Hun ontwikkeling kan een effectieve synthetische manier bieden om farmaceutische producten te ontwerpen."

Beginnen met, de wetenschappers gericht op het ontwerpen van nieuwe chirale 'liganden, ' wat moleculen zijn die als katalysatoren werken door zich te binden aan metalen en kunnen, in dit geval, vergemakkelijken de aanmaak van chirale producten die chromanonen worden genoemd. Eerdere studies hebben al verschillende soorten reacties gerapporteerd die chromanonen kunnen produceren, maar ze hadden zich gericht op trigesubstitueerde chromanonen (met drie functionele groepen of substituentatomen in het molecuul). In dit onderzoek, de wetenschappers ontwierpen chirale liganden die pyridine-dihydroisochinoline (PyDHIQ) -liganden worden genoemd. Ze gebruikten deze liganden in een katalytische reactie die asymmetrische geconjugeerde additie wordt genoemd, waarbij deze liganden werken als een katalysator door te binden aan palladiummetaal, het genereren van tetragesubstitueerde chromanonen (die met vier functionele groepen). Deze reactie met behulp van de nieuwe liganden leverde niet alleen bruikbare chirale verbindingen op met tal van biologische activiteiten in een enkele stap, maar de producten hadden ook een goede opbrengst en een hoge enantioselectiviteit, waardoor het proces efficiënt en kosteneffectief was.

De wetenschappers testten deze liganden vervolgens in reacties met verschillende bronnen, wat resulteerde in de efficiënte generatie van tetragesubstitueerde chromanonen. Dit was de eerste methode voor de synthese van zeer enantioselectieve chromanonproducten die tetragesubstitueerde stereocentra bevatten. Prof Hong zegt, "Ligandontwerp is het belangrijkste concept van dit onderzoek. We hebben een nieuwe 'eenheid' geïntroduceerd, de dihydroisochinoline-eenheid in de ligandstructuur, wat hielp om een ​​optimale sterische omgeving te creëren om tetragesubstitueerde chromanonen te genereren."

De ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen en bruikbare verbindingen is een belangrijk aspect van de vooruitgang op het gebied van geneeskunde. Deze studie biedt een nieuwe eenstapsstrategie om bioactieve verbindingen te ontwikkelen, die talloze toepassingen hebben in de ontwikkeling van geneesmiddelen. Prof Hong concludeert optimistisch:"Onze nieuw ontwikkelde katalytische reactie maakt de weg vrij voor het synthetiseren van nieuwe medicijnen en natuurlijke producten."