Nydesignede ligander til en katalytisk reaktion til syntetisering af lægemidler og nyttige forbindelser

I øjeblikket, forskellige terapeutiske forbindelser på markedet, såsom proteiner, enzymer, og aminosyrer, er 'chirale forbindelser' - molekyler med to strukturer, der er spejlbilleder af hinanden, men som ikke kan overlejres. Selvom de to varianter af molekylet, også kaldet 'enantiomerer, ' er strukturelt ens, hvordan de er orienteret (deres chiralitet) gør dem funktionelt forskellige fra hinanden.

Lægemidler kan enten være en enantiomer eller racemiske blandinger (bestående af begge enantiomerer), ofte betegnet som (S) eller (R), henholdsvis. De har ofte forskellige biologiske aktiviteter:f.eks. en enantiomer af et lægemiddel kan være langt mere effektiv end dets modstykke (såsom thalidomid, en racemisk blanding, der forårsagede forskellige fødselsdefekter hos børn). Dermed, syntetisering af chirale forbindelser på en effektiv måde er afgørende for lægemiddeldesign.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Kemisk Videnskab , en gruppe videnskabsmænd, ledet af prof Sukwon Hong fra Gwangju Institute of Science and Technology og prof Brian M. Stoltz fra California Institute of Technology, designet en ny katalytisk metode, der kan generere nyttige chirale forbindelser. Prof Hong forklarer, "Chirale molekyler har spillet en nøglerolle i moderne kemi, især inden for medicinsk kemi. Deres udvikling kan give en effektiv syntetisk måde at designe farmaceutiske produkter på."

Til at starte med, forskerne fokuserede på at designe nye chirale 'ligander, ' som er molekyler, der fungerer som katalysatorer ved at binde sig til metaller og kan, I dette tilfælde, lette genereringen af ​​chirale produkter kaldet kromanoner. Tidligere undersøgelser har allerede rapporteret om forskellige typer reaktioner, der kan producere kromanoner, men de havde fokuseret på trisubstituerede kromanoner (med tre funktionelle grupper eller substituentatomer i molekylet). I dette studie, forskerne designede chirale ligander kaldet pyridin-dihydroisoquinolin (PyDHIQ) ligander. De brugte disse ligander i en katalytisk reaktion kaldet asymmetrisk konjugataddition, hvor disse ligander fungerer som en katalysator ved at binde til palladiummetal, generere tetrasubstituerede kromanoner (dem med fire funktionelle grupper). Ikke alene genererede denne reaktion ved hjælp af de nye ligander nyttige chirale forbindelser med adskillige bioaktiviteter i et enkelt trin, men produkterne havde også et godt udbytte og høj enantioselektivitet - hvilket gjorde processen effektiv og omkostningseffektiv.

Forskerne testede derefter disse ligander i reaktioner med forskellige forskellige kilder, hvilket resulterede i effektiv generering af tetrasubstituerede kromanoner. Dette var den første metode til syntese af stærkt enantioselektive kromanonprodukter indeholdende tetrasubstituerede stereocentre. Prof Hong siger, "Liganddesign er det vigtigste koncept i denne forskning. Vi har introduceret en ny 'del' kaldet dihydroisoquinolindelen i ligandstrukturen, som hjalp med at skabe et optimalt sterisk miljø til at generere tetrasubstituerede kromanoner."

Udviklingen af ​​nye lægemidler og nyttige forbindelser er et vigtigt aspekt af fremskridt inden for medicin. Denne undersøgelse tilbyder en ny et-trins strategi til at udvikle bioaktive forbindelser, som har et utal af anvendelser inden for lægemiddeludvikling. Prof Hong konkluderer optimistisk, "Vores nyudviklede katalytiske reaktion baner vejen for syntetisering af nye lægemidler og naturlige produkter."