Ny tilgang til terpensynteser

Terpener er naturlige produkter, som ofte er meget svære at syntetisere i laboratoriet. Kemikere fra universitetet i Basel har nu udviklet en syntesemetode, der efterligner naturen. Det afgørende trin finder sted inde i en molekylær kapsel, som muliggør reaktionen. Resultaterne blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Naturkatalyse .

Terpener er den største klasse af kemiske forbindelser, der findes i naturen. De omfatter, for eksempel, mange æteriske olier, steroider og klinisk relevante stoffer som det antimalariamiddel artemisinin eller kemoterapimedicinen paclitaxel.

På trods af stadig mere raffinerede syntesemetoder, kemikere har fundet det meget vanskeligt at syntetisere disse strukturelt komplekse forbindelser i laboratoriet. Processen kræver ofte mange, ikke altid selektive syntesetrin, og udbyttet har en tendens til at være lavt.

Naturen viser vejen

Forskergruppen ledet af professor Konrad Tiefenbacher fra universitetet i Basel's afdeling for kemi har nu udviklet et syntesekoncept for terpener kopieret fra naturen.

Det afgørende trin finder sted i hulrummet af en sfærisk forbindelse - kendt som en molekylær kapsel. Den anvendte resorcinarenkapsel har været kendt i omkring 20 år, men dens katalytiske virkning er først for ganske nylig blevet beskrevet, af Tiefenbacher m.fl. I organiske opløsningsmidler, kapslen danner sig selv af seks mindre, ringformede forbindelser ved hjælp af hydrogenbindinger.

På samme måde som naturen, forskerne ledet af Tiefenbacher begynder med et udgangsmateriale til syntesen, som er omsluttet af kapslen. Kapselmiljøet muliggør derefter dannelsen af ​​terpenen. Ud over, kontrolelementer, der tidligere var integreret i precursoren, hjælper med at undgå uønskede bivirkninger og dirigerer transformationen mod det ønskede produkt.

Dokumenteret anvendelighed

Anvendeligheden af ​​konceptet blev bevist af fire-trins syntese af naturproduktet isolongifolen, med dannelsen af ​​en ringformet terpenforbindelse katalyseret af kapslen som nøgletrinet. Dette lykkedes - sammenlignet med konventionelle synteser - i væsentligt færre trin og med et godt udbytte. Ved hjælp af mærkede prækursorer og ved hjælp af computersimuleringer, Basel-kemikerne var også i stand til at klarlægge reaktionsmekanismen.

"Vores næste mål er at bruge kapsler som et kunstigt enzym i skabelsen af ​​endnu mere komplekse terpener, " siger professor Tiefenbacher. "For at gøre det, vi skal lære at kontrollere det rumlige arrangement af prækursoren i kapslen bedre, enten ved at modificere det eksisterende system eller ved at udvikle nye katalysatorer." Dette kan åbne op for nye måder at syntetisere terpenforbindelser på, som ellers ikke ville være let tilgængelige.