At forme molekylernes ringe

Makrocykler er molekyler lavet af store ringe af atomer. På trods af at den er relativt stor og fleksibel, molekylerne forbliver ikke altid "floppy" - de kan faktisk låse sig fast i bestemte former og geometrier.

I fremstillingen, kontrol af de tredimensionelle former for makrocykler er kritisk. Det hjælper med at bestemme, for eksempel, om aromaen i en parfume er unik, eller om et receptpligtigt lægemiddel vil virke på en bestemt sygdom.

Men for syntetiske kemikere, dem, der studerer konstruktionen af ​​molekyler, at kontrollere topologien af ​​de store ringe har ikke været en ligetil proces - indtil nu, det er, takket være forskning udført ved Université de Montréal.

I en undersøgelse offentliggjort i dag i Videnskab , et hold ledet af kemiprofessor Shawn Collins rapporterer, at de har haft held med at bruge en naturlig proces kaldet biokatalyse til at kontrollere formerne på makrocykler.

Og det kunne være en velsignelse for fremstillingen af ​​lægemidler og elektronik, de siger.

"Formerne på de makrocykler, vi har lavet, er det, der gør dem specielle - de er, hvad vi kalder plane chirale, " sagde Collins. "Og den plane chirale topologi styrer, hvordan molekylerne interagerer med naturen. Generelt, makrocykler med plan chiralitet er underudforsket, fordi kemikere normalt har mange problemer med at lave dem."

Indtil nu, de havde to valg:udføre flertrinssynteser, der er kedelige og sløsede, eller de kunne udnytte metoder, der anvender katalysatorer baseret på elementer, der er giftige, dyre og ikke-rigelige i jordskorpen, såsom ruthenium og rhodium.

Begge tilgange har længe frustreret kemikere, og Collins' team ledte efter et alternativ. De fandt det i biokatalyse, en proces, der bruger enzymer, biologiske og typisk ikke-toksiske katalysatorer, som en løsning til at forberede plane chirale makrocykler.

Bemærkelsesværdigt, selvom kemikere aldrig før havde udforsket biokatalyse til syntese af plane chirale makrocykler, det viste sig, at der var et kommercielt tilgængeligt produkt, der kunne forberede makrocyklussen:et lipaseenzym kaldet CALB.

Bruger det, biokatalysatorerne var i stand til at forme makrocyklerne i ofte næsten perfekt selektivitet, selvom enzymet ikke var udviklet til det formål.

Vigtigt, Collins og hans team kom op med en syntetisk plan, der involverede brug af simple molekylære byggeklodser til at "dekorere" makrocykler med funktionalitet. "Funktionalitet er håndtag, eller simple grupper af atomer, der let kan omdannes til arrangementer, der er mere komplekse, " forklarede Collins.

"Vores håb er, at makrocyklerne nu kan skræddersyes til at påvirke industrien. Plane chirale makrocykler har allerede været kendt for at fungere som antibiotika og anticancermidler. Anvendelser i elektroniske materialer - i lasere og displayenheder, for eksempel - kunne være muligt ved hjælp af tilgangen."