Kemikere bruger lys til at bygge biologisk aktive forbindelser

Nogle af de mest biologisk aktive molekyler, herunder syntetiske stoffer, indeholde en central, nitrogenholdig kemisk struktur kaldet en isoquinuclidin. Denne kerne har en tredimensionel form, hvilket betyder, at den har potentiale til at interagere mere fordelagtigt med enzymer og proteiner end flad, todimensionelle molekyler. Desværre lider metoder til fremstilling af isoquinuclidiner og de beslægtede dehyrdoisoquinuclidiner af en række ulemper, som gør det vanskeligere for forskere at opdage nye medicinske forbindelser. Et team af forskere ledet af prof. Frank Glorius ved universitetet i Münster (Tyskland) har nu offentliggjort en ny metode til at muliggøre denne reaktion. Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Chem .

Baggrund og metode:

Flere metoder til fremstilling af tredimensionelle kernestrukturer involverer tilføjelse af et andet molekyle på tværs af en flad struktur. De interne bindinger af begge molekyler reorganiseres for at skabe nye bindinger mellem dem i en transformation kaldet en cycloaddition. I tilfælde af isoquinuclidiner, der er en høj energibarriere for denne kemiske reaktion siden det flade startmolekyle, en såkaldt pyridin, er meget stabil. Det betyder, at simpel opvarmning af reaktionen ikke er nok til at lade den forekomme.

I den nyudviklede metode, en speciel "fotokatalysator" er i stand til at overføre lysenergi fra blå lysdioder for at excitere en carbon-carbon dobbeltbinding indeholdende udgangsmateriale til en højenergitilstand. Det ophidsede molekyle er derefter i stand til tilsætning til et nærliggende pyridin for at give et dehydroisoquinuclidin. Forskerne afslørede 44 eksempler på disse forbindelser, som derefter kunne transformeres til isoquinuclidiner og andre nyttige strukturer.

Et højdepunkt i forskningen er fotokatalysatorens genanvendelighed, som kan bruges mere end ti gange uden nogen formindskelse i dets aktivitet. Forskerne udførte også eksperimenter for at forstå de mekanistiske detaljer om, hvordan reaktionen fungerer, understøttet af beregningsmæssige beregninger.

"Vi håber, at arbejdet vil inspirere andre kemikere til at udforske området med såkaldt 'energioverførselskatalyse', og at lettere adgang til disse værdifulde molekyler vil fremskynde udviklingen af ​​nye lægemiddelmolekyler, "siger Dr. Jiajia Ma, første forfatter til undersøgelsen.