Het synthetiseren van geneesmiddelen voor kanker, virale ziekten, en andere medische aandoeningen is traag werk. Een bijzonder uitdagende chemische transformatie is om te beginnen met wat bekend staat als een niet-geactiveerd alkeen - een veel voorkomende moleculaire bouwsteen - en te eindigen met een vicinaal diamine; d.w.z., installatie van twee stikstofeenheden in dubbele koolstof-koolstofbindingen. Het resultaat is een chemische eenheid die aanwezig is in medicijnen voor griep en colorectale kanker.

Algemeen, onderzoekers moeten zeldzame, giftige metalen en zware reactieomstandigheden om deze transformatie te voltooien. Het gebruik van een duurzamere katalysator voor de reactie zou dergelijke problemen kunnen oplossen. Eerder onderzoek heeft geprobeerd dit te doen, maar met slechts beperkt succes.

In een recent gepubliceerd onderzoek in de Tijdschrift van de American Chemical Society , onderzoekers van de Universiteit van Osaka synthetiseerden vicinale diaminen uit niet-geactiveerde alkenen, met jodium als katalysator. Het synthetische protocol, geschikt voor zowel anti- als syn-additie, is realistisch, bruikbaar, en milieuvriendelijk.

"We hebben alle diastereomeren van vicinale diaminen gesynthetiseerd door anti-additie - door twee substituenten toe te voegen aan weerszijden van de dubbele binding, " zegt Satoshi Minakata, hoofdauteur en senior auteur. "In aanwezigheid van een moleculaire jodiumkatalysator, ongeactiveerde alkenen reageerden met commercieel verkrijgbare nosylamide en natriumhypochloriet, om de beoogde producten op een stereospecifieke manier op te leveren."

De reacties waren binnen 12 uur voltooid bij slechts 40°C voor vele soorten cyclische en terminale alkenen, zoals styreenderivaten. Het diamineren van een intern alkeen met nauwkeurige controle van de driedimensionale vorm van de uiteindelijke reactieproducten - belangrijk in veel medicijnmoleculen - vereiste slechts kleine aanpassingen aan de reactietemperatuur.

"Syn-additie - het toevoegen van een of meer substituenten aan dezelfde zijden van de dubbele binding - vereiste een ander maar nog steeds mild reactieprotocol, " zegt Hayato Miwa, tweede auteur. "De reikwijdte van het alkeensubstraat voor syn-additie was breed:we hebben zelfs heteroaromatische verbindingen over de binding gefuseerd."

Een veel voorkomende beperking van eerdere vicinale diaminesyntheses is de laatste stap:verwijdering van beschermende groepen - nogal inerte chemische eenheden die de chemie van een of meer chemische eenheden in het molecuul maskeren. Beschermende groepen voorkomen dat anders reactieve eenheden in het molecuul de reactie verstoren. De onderzoekers van de Universiteit van Osaka ontdekten dat het verwijderen van de beschermende groepen van de amines aan het einde van hun synthese eenvoudig was.

"De belangrijkste bijproducten van ons protocol zijn natriumchloride en water, ", zegt Minakata. "We doen ons best om de milieu-impact van een belangrijke chemische reactie te minimaliseren."

Door moleculair jodium als katalysator te gebruiken, in plaats van een giftig of zeldzaam metaal, Minakata en collega's bevorderen de duurzaamheid van farmaceutische syntheses voor toekomstige generaties. Hun aanpak zal ook helpen mogelijke verstoringen van de chemische toeleveringsketen in de loop van de aanhoudende pandemie tot een minimum te beperken.