Ze komen voor in de natuur, zijn reactief en spelen een rol in veel biologische processen:polyenen. Het is geen wonder dat chemici al heel lang geïnteresseerd zijn in het efficiënt construeren van deze verbindingen, niet in de laatste plaats om ze te kunnen gebruiken voor toekomstige biomedische toepassingen. Echter, dergelijke ontwerpen zijn momenteel niet eenvoudig en niet goedkoop en stellen organisch chemici voor grote uitdagingen. Wetenschappers van de Universiteit van Münster (Duitsland) onder leiding van prof. Ryan Gilmour hebben nu een bio-geïnspireerde oplossing voor het probleem gevonden:ze zijn erin geslaagd complexe polyenen zoals retinoïnezuur te construeren uit eenvoudige, geometrisch goed gedefinieerde alkeenbouwstenen. Om dit te doen, de wetenschappers gebruikten kleine moleculen als "antennes" die ze aanstaken met licht, waardoor moeilijke chemische reacties kunnen verlopen via een proces dat bekend staat als "Energy Transfer Catalysis".

"Het proces biedt ons een lichtgedreven, operationeel eenvoudige oplossing voor een raadsel dat ons al lang bezighoudt, " zegt Dr. John J. Molloy, de eerste auteur van de studie. De nieuwe mogelijkheid om complexe polyenen te vormen, zou de verkenning van deze bioactieve materialen voor het ontdekken van geneesmiddelen kunnen vergemakkelijken. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

Achtergrond en werkwijze:

De alkenen die door de wetenschappers worden gebruikt, zijn structurele eenheden die in twee niet-equivalente geometrische vormen kunnen voorkomen. Deze zogenaamde stereo-isomeren, d.w.z. verbindingen waarin het bindingspatroon hetzelfde is maar die verschillen in de ruimtelijke rangschikking van de atomen - zijn een waardevolle bron van chemische informatie in de biologie en zijn veelvoorkomende structurele kenmerken in grotere complexe moleculen zoals retina, een vitamine A-derivaat. Hoewel, alkeengeometrie speelt een cruciale rol in functie, bijv. het reguleren van de visuele cyclus van zoogdieren, strategieën om toegang te krijgen tot geometrisch gedefinieerde alkeenbouwstenen voor iteratieve synthese zijn opvallend onderontwikkeld. Hoewel er veel methoden bestaan ​​om elk isomeer onafhankelijk te benaderen, ze worden vaak geplaagd door slechte selectiviteit of vereisen moeizame onafhankelijke synthesecampagnes.

Zoals planten licht omzetten in energie, de onderzoekers gebruikten kleine, goedkope organische moleculen onder bestraling om gewone alkeenbouwstenen in de meer uitdagende vorm te "flippen". Dit proces wordt "energieoverdrachtskatalyse" genoemd.

Aangezien deze materialen op beide locaties zijn gefunctionaliseerd, ze zouden iteratief kunnen worden uitgebreid om complexe bioactieve polyenen te construeren zoals retinoïnezuur, die in meerdere vormen kunnen voorkomen op grond van alkeen-stereo-isomerie. Het Münster-team demonstreerde de kracht van hun methode in het kort:stereogecontroleerde synthese van twee op retinoïnezuur gebaseerde geneesmiddelen Isotretinoïne en Alitretinoïne.

De nieuwe methode combineert het belang van carbonylchemie in biosynthese met de veelzijdigheid van organoboormotieven in de hedendaagse organische chemie. "Dit artikel is opgedragen aan Prof. Duilio Arigoni, die onlangs is overleden. Hij was een pionier in de bio-organische chemie met wie ik jaren geleden het genoegen had om in Zürich samen te werken en hij benadrukte vaak de urgentie van dit probleem. Deze innovatieve oplossing getuigt van het harde werk, innovatie een inzet van een zeer getalenteerde groep zeer gemotiveerde medewerkers, ' zegt Ryan Gilmour.