Lad der være lys:Syntetisering af organiske forbindelser

Enhver biologisk reaktion er en kemisk reaktion. Udveksling af kuldioxid med ilt i vores lunger og blodceller, for eksempel, er forårsaget af molekyler, der frigiver kemikalier og omdannes med nye. Den ukontrollerede replikation af kræftceller er resultatet af ødelagte kemiske forbindelser, der miskommunikerer. Appellen ved at udvikle forbedrede lægemidler for at fremme nyttige reaktioner eller forhindre skadelige har drevet organiske kemikere til bedre at forstå, hvordan man syntetisk skaber disse molekyler og reaktioner i laboratoriet.

Et hold fra Yokohama National University i Japan har taget et skridt i retning af at gøre dette ønske til virkelighed med deres seneste undersøgelse, offentliggjort den 19. juli i Journal of Organic Chemistry .

Forskerne udviklede oxygen-heterocykler, som er ringstrukturer bestående af atomer fra to eller flere grundstoffer. Disse forbindelser udgør alle nukleinsyrerne i en persons genetiske kode. En anden version af heterocykler, indeholdende nitrogen, er i mere end halvdelen af ​​de lægemidler, der produceres i USA. Især oxygenheterocykler indeholder mindst et oxygenatom. De har en række anvendelsesmuligheder, herunder i medicin til behandling af kræft og hjertesvigt.

"Vi fokuserede på oxygen-heterocykler, som har tiltrukket sig betydelig interesse på grund af relevansen af ​​deres strukturelle enheder inden for medicinsk kemi og materialevidenskab, " sagde Yujiro Hoshino, undersøgelsens tilsvarende forfatter og en forsker ved Graduate School of Environment and Information Sciences ved Yokohama National University.

Professor Kiyoshi Honda, en anden tilsvarende forfatter til undersøgelsen fra Graduate School of Environment and Information Sciences, tilføjede, at deres "mål var at udvikle omkostningseffektive og mildere syntetiske ruter for at skabe oxygen-heterocykler."

Traditionelt, oxygen-heterocykler fremstilles ved at anvende høje temperaturer på to molekyler. Processen bruger tid og energi, og producerer ikke et betydeligt antal heterocykler. Honda og Hoshinos team fokuserede på en metode, der involverede design af fotofølsomme kulstofbaserede salte. De tilføjede saltene til to typer forbindelser, som danner en ring, når de først reagerer, og bestrålede kombinationen med grønt lys.

"Denne reaktion var særligt attraktiv, fordi den kan indeholde et stort antal atomer og giver effektiv adgang til forskellige syntetisk nyttige iltholdige heterocykler, " sagde Hoshino. "Denne reaktion kan også udføres under milde eksperimentelle forhold - stuetemperatur og synligt lys."

Processen frembragte et højt udbytte af oxygenheterocykler. Ifølge Hoshino, den vellykkede reaktion skyldtes en struktur på saltene kaldet en elektrondonerende gruppe. Elektroner exciteres af grønt lys, og saltene ekstraherer en elektron fra forbindelsen for at reagere med de andre sammensatte komponenter.

Næste, forskerne planlægger at vende sig til forskelligt farvet lys for at fremkalde forskellige reaktioner. De er specielt interesserede i at etablere en rødt lys-reaktion, hvilket er sværere, ifølge Hoshino. Rødt lys er en længere bølgelængde og lavere frekvens end grønt lys, hvilket betyder, at det er tættere på infrarødt lys end synligt lys på spektrumdiagrammet. Rødt lys-reaktioner kunne drive en højere produktion af heterocykler, men det kræver mere nøjagtighed og effektivitet.

"Vores næste mål er at udvide omfanget af reaktioner, " sagde Hoshino. "Vi forestiller os en udvidelse af brugen af ​​forskellige synligt lys-drevne reaktioner i fremtiden, og vi planlægger at fortsætte med at bidrage til det."