Hybrid katalysator med høj enantiomer selektivitet

En gruppe japanske forskere har udviklet en teknologi til at skabe en hybridkatalysator ud fra simpelt strukturerede, kommercielt tilgængelige rhodium- og organiske katalysatorer, som reducerer kemisk affald og producerer molekyler med høj selektivitet af en enantiomer, et par molekylære strukturer, der er ikke-overlejrede spejlbilleder af hinanden. Denne teknologi forventes at hjælpe med hurtig og billig lægemiddelsyntese.

Teknologien er udviklet af forskere, herunder professor Shigeki Matsunaga og adjunkt Tatsuhiko Yoshino, begge fra Hokkaido Universitets Fakultet for Farmaceutisk Videnskab, og professor Kazuaki Ishihara og lektor Manabu Hatano, begge fra Nagoya University's Graduate School of Engineering.

De to molekylære strukturer, der findes i en enantiomer, har forskellig effektivitet, når de bruges som lægemidler, selvom deres kemiske egenskaber er ens. Én molekylær struktur kan være effektiv, mens den anden kan udløse alvorlige bivirkninger. Det er derfor vigtigt at vælge den ønskede molekylære struktur til kemisk omdannelse, når lægemidler syntetiseres. Ud over at fremstille medicin med mindre spild, det er nødvendigt kun at få den kemiske omdannelse til at ske ved en ønsket carbon-hydrogen-binding ved brug af katalysatorer. For at opfylde disse to krav, forskere har brugt dyre rhodiumkatalysatorer fremstillet i komplekse, flerfasede produktionsprocesser. Den begrænsede tilgængelighed af sådanne rhodiumkatalysatorer har gjort det vanskeligt at anvende dem til industriel brug.

I denne undersøgelse offentliggjort i Naturkatalyse , enkelt struktureret, kommercielt tilgængeligt rhodium blev kombineret med en let tilgængelig organisk katalysator i ét trin ved at anvende ioniske interaktioner. En simpel rhodiumkatalysator er i stand til at aktivere den ønskede carbon-hydrogen-binding, men det er ikke godt til selektivt at opnå kun én molekylær struktur i en enantiomer. Organiske katalysatorer, i mellemtiden, er i stand til at producere den målrettede molekylære struktur, men er ikke effektive til at aktivere den ønskede carbon-hydrogen-binding. Denne nyudviklede hybridkatalysator er i stand til at kompensere for begge individuelle mangler. Ved at bruge hybridkatalysatoren, det lykkedes forskerne kun at aktivere den målrettede kulstof-hydrogen-binding og selektivt opnå én molekylær struktur i enantiomeren, når de udførte kemiske omdannelser af nukleobasederivater, hvilket forventes at øge den antivirale ydeevne.

"Teknologien er meget alsidig, fordi en række organiske katalysatorer kan kombineres med den simple rhodiumkatalysator, " siger Shigeki Matsunaga. "Det forventes at hjælpe med at lave kemiske kernestrukturer til nukleotidmedicin, som får opmærksomhed som næste generations medicin til at behandle en række tilstande billigt og på en miljøvenlig måde."