Næste generations medicin:Hvor kemi møder beregning

En gruppe japanske forskere hovedsageligt fra Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT) og Hokkaido University forbedrede drastisk og fremskyndede vejen til at producere skeletmæssigt forskellige indolalkaloider, sammensat af de medicinsk-relevante stilladser. Ved at udnytte beregningsmæssige og syntetiske tilgange, denne gruppe har med succes udviklet en kortfattet og alsidig syntetisk proces, der genererer tæt-funktionaliserede multicykliske komplekse stilladser, som ville lette udviklingen af ​​både medicin og agrokemikalier.

Denne syntetiske tilgang, der anvender zink(II)-reagens i stedet for Hg(II)- eller guld-baserede reagenser, er også miljøvenlig og meget billigere end dem, der blev brugt til dato. Forskningen blev offentliggjort i Kemisk Videnskab den 1 maj, 2019.

Planter og svampe, der indeholder indolalkaloider, har en lang historie med anvendelse i traditionel medicin. I bestræbelserne på at syntetisere de komplekse alkaloider, kemikere udvikler normalt en tilpasset syntetisk strategi for effektiv konstruktion af det enkelte målrettede stillads. I modsætning, denne syntetiske tilgang tillader kortfattet og divergerende syntese af skeletmæssigt forskellige alkaloide stilladser ved at anvende et fælles multipotent mellemprodukt ved aktivering af alkyndel med zink (II) reagens.

"Vi har med succes opnået programmerbar syntese af de fire distinkte alkaloide skeletter ved at implementere divergerende annulleringer. De fire slags annulationstilstande blev vist at blive kontrolleret på en programmerbar måde ved passende valg af substituenterne i nærheden af ​​reaktionscentrene, optimering af opløsningsmidler og reaktionsbetingelser, " siger Hiroki Oguri, Ph.D., tilsvarende forfatter og professor ved Institut for Anvendt Kemi, Ingeniørskolen, TUAT, Japan.

Ved at integrere beregningsmetoder og eksperimentelle undersøgelsesmetoder, forskerne var ikke kun i stand til at få indsigt i reaktionsmekanismen, der foreslår unikke overgangstilstande, men også for at fremvise en nyttig syntetisk strategi for den kortfattede og divergerende adgang til de medicinsk-relevante alkaloide strukturer.

"Disse eksperimentelle resultater understreger, at Zn(OTf) ₂ -medieret aktivering af alkyner giver relativt uudforskede, men alsidige syntetiske metoder til den direkte og fleksible syntese af alkaloide stilladser, der minder om naturlige produkter, " tilføjer Oguri.

Forskerne planlægger at implementere deres metoder til at skabe andre forbindelser end blot indolalkaloider, og de forestiller sig, at deres metode kunne tilbyde både rationelle og uventede retningslinjer for udformning af andre lignende reaktioner. Integration af syntetiske strategier til generering af strukturelle variationer med en systematisk beregningsmetode til at identificere uforudsete reaktionsveje kunne give en ny vej til at fremme den kombinatoriske kemiske syntese af funktionelle molekyler. De forventer også, at denne metode vil generere ledende kandidater til udvikling af næste generations lægemidler og pesticider.