To chirale katalysatorer arbejder hånd i hånd

Ligesom vores venstre hånd ikke kan placeres over vores højre hånd, spejlbilledet af visse molekyler kan ikke overlappes på det, selv når den drejes eller drejes. Disse to spejlbilleder omtales af kemikere som enantiomerer, og molekylet siges at være chiralt. Kiralitet, som er et ord afledt af det oldgræske ord for hånd, er vigtigt, da det er til stede i vores daglige liv. For eksempel, stereoisomererne af et molekyle - dvs. forbindelser, hvor bindingsmønsteret er det samme, men som adskiller sig i det rumlige arrangement af atomerne - kan give forskellige effekter, når de interagerer med et biologisk system.

Stereoisomererne af et lægemiddel, for eksempel, kan have forskellige eller endda modsatte virkninger på kroppen, hvilket gør det afgørende at producere visse stereoisomerer af en farmaceutisk forbindelse. En central opgave for kemikere er at udvikle metoder, der er omskiftelige og selektivt kan producere en eller anden stereoisomer, fra simple og identiske udgangsmaterialer under anvendelse af afstembare reaktionsbetingelser. Et team af forskere ledet af prof. Frank Glorius fra universitetet i Münster (Tyskland) har udviklet en ny syntetisk metode til målrettet syntese af alle fire stereoisomerer af såkaldt α, β-disubstituerede y-butyrolactoner.

γ-butyrolactoner er udbredte motiver i naturlige produkter, der udviser en bred vifte af biologiske aktiviteter. Et vigtigt eksempel er pilocarpin, et lægemiddel, der bruges til at behandle glaukom. Den nyudviklede syntetiske metode er baseret på kombinationen af ​​to chirale katalysatorer - en organokatalysator og en metalkatalysator - som hver uafhængigt aktiverer en af ​​de to reaktionspartnere.

"Jeg kan meget godt lide billedet af disse to katalysatorer, der arbejder hånd i hånd sammen, " siger Frank Glorius. Katalysatorerne bliver ikke forbrugt eller ændret i løbet af reaktionen, og arbejde synkroniseret for effektivt at producere det endelige produkt, som indeholder to stereocentre. Da hvert stereocenter kan have to potentielle orienteringer - op eller ned - kan der i dette tilfælde genereres fire mulige produkter.

Kemikerne bruger de forskellige kombinationer af de to chirale katalysatorer til at kontrollere dannelsen af ​​kun et af de fire mulige produkter, men er i stand til at få adgang til alle produkterne. Dette er et ret sjældent træk, som kun få kemiske processer udviser. "Vores metode strømliner syntesen af ​​chiral α, β-disubstituerede γ-butyrolactoner i et enkelt trin, startende fra simple forstadier og ved hjælp af to chirale katalysatorer. Det er et system, der grundlæggende lader dig vælge, hvilken stereoisomer du vil lave, " siger Dr. Santanu Singha, en af ​​hovedforfatterne.

"Det er fantastisk, enantioselektiviteten er perfekt, bedre end 99 pct. i næsten alle tilfælde, " fortsætter Dr. Eloisa Serrano, en anden hovedforfatter. Da γ-butyrolactonprodukterne er i kernen af ​​flere naturlige produkter med interessante biologiske aktiviteter, forfatterne forventer, at deres metode er af høj relevans i forbindelse med opdagelse af lægemidler. Resultaterne af forskernes arbejde er offentliggjort i det seneste nummer af tidsskriftet Naturkatalyse .