Ny reaktion vil gøre indolin stilladser tilgængelige til farmaceutisk udvikling

Næsten 50 år siden afdøde Richard Heck opdagede den kraftige kemiske reaktion, der førte til University of Delaware professorens Nobelpris i 2010, kemikere finder stadig nye og værdifulde måder at bruge Heck Reaction på.

En af dem - prof. Donald A. Watson-er en del af Institut for Kemi og Biokemi, hvor Heck underviste i sin tid på UD's fakultet (1971-89). Og Watson og hans forskningsgruppe har netop offentliggjort nye fund, der kan strømline udviklingen og produktionen af ​​småmolekylære lægemidler, som udgør størstedelen af ​​de lægemidler, der er i brug i dag. De aktive ingredienser i disse småmolekylære lægemidler leveres typisk af en tablet eller kapsel og absorberes i blodbanen.

Deres arbejde, udgivet i Angewandte Chemie , viser, hvordan Heck Reaction (der bruger palladium som katalysator til at binde kulstofmolekyler) kan gøre det lettere og mere praktisk at producere indolin stilladser - strukturer, der udgør en vigtig platform for nye molekyler.

Indolin stilladser findes i mange naturlige produkter samt medicin, der bruges til behandling af sygdomme, herunder kræft, forhøjet blodtryk, migræne hovedpine og andre tilstande.

Men at producere disse stilladser har været udfordrende, især når der kræves mere kompleksitet.

Watson og hans gruppe så en ny måde at implementere Heck Reaction på, ved hjælp af nitrogen, et elektronbehovet element, at gennemføre samlingen på tidligere uforsøgte måder og gøre komplekse samlinger tilgængelige. Med nitrogen som reagens - elementet, der styrer den kemiske reaktion - dukkede nye muligheder op.

"Alt, hvad Heck fokuserede på, er baseret på kulstofbaserede reagenser, "Sagde Watson." Vi spørger, kan dette anvendes på andre elementer i det periodiske system? Svaret på det er kort sagt ja. Det er det, vi finder ... Vi har set på silicium, boratomer og, nu, nitrogen, som er direkte relevant for fremstilling af bioaktive forbindelser. "

En bioaktiv forbindelse bruges til at fremprovokere en specifik biologisk reaktion i en levende organisme. De bioaktive forbindelser i medicin, for eksempel, kan bruges til at dræbe bakterier, sænke blodtrykket eller dræbe kræftceller.

Watson krediterer ph.d. -studerende Feiyang Xu, artiklens hovedforfatter, med at finde stien til denne konverteringsproces.

"Jeg sagde, 'ville det ikke være fantastisk, hvis vi kunne finde ud af at gøre dette?' Og Feiyang fandt ud af det, "Sagde Watson.

"Vi har undersøgt parametrene for, hvad der er tilladt, "Sagde Watson, "og udformning af reglerne for, hvordan disse nye reaktioner fungerer. Og det er vores job som grundforskere, at definere og levere værktøjer til andre kemikere, for at finde ud af, hvor disse værktøjer vil og ikke vil fungere, og hvad du kan gøre med disse værktøjer. "

Nøglen til processen er at tvinge nitrogen til at gøre kemikerens bud i et twist, som kemikere kalder "ümpole."

"Alt har sin egen iboende aktivitet, "sagde doktorand Katerina M. Korch, der hjalp med at designe eksperimenter, udvikle et substratbord (der giver resultaterne af alle test udført på de undersøgte forbindelser) og skrive manuskriptet. "At gøre ümpolen er at tvinge den til at gøre noget, den ikke ville gøre naturligt."

Naturligt, nitrogen er en elektrongris. I denne proces, forskerne har skabt grundstoffer, hvor nitrogen ikke har nok elektroner, styre den i den retning, der er nødvendig for denne proces.

"Carbon er let at gøre det med, "Watson sagde." At få nitrogen til at opføre sig sådan i disse typer reaktioner er det nye, som vi forsøger at finde ud af, hvordan vi kan udnytte. "

Efterhånden som arbejdet skrider frem, Watson forventer endnu flere fordele.

"Denne kemi bliver meget skalerbar, "sagde han." Og det bruger let tilgængelige materialer. "

Watson -teamet anvender UD's atommagnetiske resonans (NMR) spektroskopifaciliteter til at observere og analysere materialernes molekylære struktur.

"Der er en million måder, du kan gøre ting på, "Sagde Watson." Men nogle svar ender bedre end andre. Dette giver en lettere måde at forberede ting på, med mere enkle udgangsmaterialer og effektiviserer, hvordan du kan få adgang til mere komplekse molekyler. "

Murray Johnston, lektor dekan ved College of Arts and Sciences og professor i kemi, sagde, at det var glædeligt at se Watson og hans gruppe fortsætte med at fremme Hecks videnskab.

"Grundlaget for professor Heck trives fortsat på UD, "Sagde Johnston." I Don Watson og hans gruppe, vi har en ny generation af forskere, der ændrer denne kemi på smarte måder at lave bioaktive molekyler. "

Og det kan føre til enorme fremskridt.

"Det, der får os alle op hver dag og motiverer os til at gøre, hvad vi gør, er dette:Der er mange medicinske behov i verden, "Watson sagde." Vores gruppe forsøger at udvikle værktøjer, så lægemiddelkemikere, der udvikler nye lægemidler, har disse værktøjer til at lave de forbindelser, de har brug for til behandling af sygdomme. "