Molekylært jod katalyserer processer til antivirale og farmaceutiske synteser

Syntetisering af lægemidler til kræft, virale sygdomme, og andre medicinske tilstande er langsomt arbejde. En særlig udfordrende kemisk transformation er at starte med det, der er kendt som en uaktiveret alken - en almindelig molekylær byggesten - og ende med en vicinal diamin; dvs. installation af to nitrogenenheder i kulstof-kulstof dobbeltbindinger. Resultatet er en kemisk enhed, der er til stede i medicin mod influenza og tyktarmskræft.

Almindeligvis forskere skal bruge sjældne, giftige metaller og barske reaktionsbetingelser for at fuldføre denne transformation. Brug af en mere bæredygtig katalysator til reaktionen kunne løse sådanne problemer. Tidligere forskning har forsøgt at gøre det, dog med kun begrænset succes.

I en undersøgelse for nylig offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , forskere fra Osaka University syntetiserede vicinale diaminer fra uaktiverede alkener, ved at bruge jod som katalysator. Den syntetiske protokol, velegnet til både anti- og syn-addition, er realistisk, nyttig, og miljøvenlig.

"Vi syntetiserede alle diastereomerer af vicinale diaminer ved antiaddition - ved at tilføje to substituenter til modsatte sider af dobbeltbindingen, " siger Satoshi Minakata, hovedforfatter og seniorforfatter. "I nærvær af en molekylær jodkatalysator, uaktiverede alkener reagerede med kommercielt tilgængeligt nosylamid og natriumhypochlorit, at give de tilsigtede produkter på en stereospecifik måde."

Reaktionerne var fuldstændige inden for 12 timer ved kun 40C for mange typer af cykliske og terminale alkener, såsom styrenderivater. Diaminering af en intern alken med præcis kontrol af den tredimensionelle form af de endelige reaktionsprodukter - vigtigt i mange lægemiddelmolekyler - krævede kun mindre justeringer af reaktionstemperaturen.

"Syn-addition - tilføjelse af en eller flere substituenter til de samme sider af dobbeltbindingen - krævede en anden, men stadig mild reaktionsprotokol, " siger Hayato Miwa, anden forfatter. "Alkensubstratets muligheder for syn-addition var bredt:vi fusionerede endda heteroaromatiske forbindelser på tværs af bindingen."

En almindelig begrænsning af tidligere vicinale diaminsynteser er det sidste trin:fjernelse af beskyttelsesgrupper - snarere inerte kemiske enheder, der maskerer kemien af ​​en eller flere kemiske enheder i molekylet. Beskyttelsesgrupper forhindrer ellers reaktive enheder i molekylet i at forstyrre den aktuelle reaktion. Osaka University-forskerne fandt ud af, at det var ligetil at fjerne beskyttelsesgrupperne fra aminerne i slutningen af ​​deres syntese.

"De vigtigste biprodukter af vores protokol er natriumchlorid og vand, " siger Minakata. "Vi gør vores bedste for at minimere miljøpåvirkningen af ​​en vigtig kemisk reaktion."

Ved at bruge molekylært jod som katalysator, i stedet for et giftigt eller sjældent metal, Minakata og kolleger fremmer bæredygtigheden af ​​farmaceutiske synteser for fremtidige generationer. Deres tilgang vil også hjælpe med at minimere mulige kemiske forsyningskædeforstyrrelser i løbet af den igangværende pandemi.