Kemikere producerer alle otte mulige varianter af polypropionatbyggesten fra ét udgangsmateriale
For at syntetisere potentielle lægemidler eller naturlige produkter, har du brug for naturlige stoffer i specifikke spejlbillede-varianter og med en høj grad af renhed. For første gang er det lykkedes kemikere ved universitetet i Bonn at fremstille alle otte mulige varianter af polypropionat-byggesten ud fra et enkelt udgangsmateriale i en forholdsvis ligetil proces. Deres arbejde er nu udgivet i Angewandte Chemie International Edition .
Polypropionater er naturlige produkter, der kan hjælpe med at redde liv. De er nødvendige for at fremstille reserveantibiotika, forbindelser, der kun bruges til at behandle infektioner forårsaget af lægemiddelresistente bakterier. I naturen findes chirale forbindelser i to forskellige varianter, der deler den samme molekylære formel, men er spejlbilleder af hinanden, som en højre og en venstre hånd. Kemikere kalder dette "kiralitet", som bogstaveligt betyder "håndhævelse."
"Det interessante er, at spejlbillede-formerne kan have meget forskellige egenskaber," forklarer professor Andreas Gansäuer fra Kekulé Institute of Organic Chemistry and Biochemistry ved universitetet i Bonn. "Et velkendt eksempel er uden tvivl carvon. Den dextro- eller 'højrehåndede' form af dette molekyle lugter af kommen, mens dens levo- eller 'venstrehåndede' form er det, der giver pebermynte dens karakteristiske lugt."
Mange lægemidler indeholder også molekyler, hvis spejlbilleder har divergerende egenskaber. "De forskellige egenskaber forårsager også forskellige virkninger inde i den menneskelige krop, så det er vigtigt at bruge den rigtige form i et lægemiddel," siger Gansäuer, som også er medlem af Matter Transdisciplinary Research Area ved universitetet i Bonn.
"Selvom polypropionater forekommer naturligt, har vi brug for dem i en høj grad af selektivitet - dvs. i en specifik variant - og med et højt niveau af renhed for at bruge dem til fremstilling af lægemidler," tilføjer han og peger på problemet. "Hidtil har processen til fremstilling af syntetiske polypropionater dog været kompliceret og tidskrævende."
Han og hans team har nu fundet frem til en metode, der gør det nemt at fremstille de ønskede varianter. "Vi er i stand til at lave otte forskellige varianter af et enkelt udgangsmateriale, en alkohol i dette tilfælde," afslører Gansäuer. Polypropionater er kemiske forbindelser bestående af kulbrintekæder med en alternerende sekvens af methyl- og hydroxylgrupper. "De forskellige substituenter knyttet til de tre carbonatomer på kæderne giver os i alt otte forskellige former, som vi kalder isomerer af vores polypropionatbyggesten."
Forskerne fra universitetet i Bonn brugte to kendte metoder til at skabe de første fire forstadier til de otte isomerer og tilføjede en ny, kendt som hydrosilylering. "Isomererne fremstilles ved, at vi tilsætter enten fluor til dextro-formen eller titanium til levo-formen," siger Gansäuer.
Processen ligner, hvordan grene dannes på et træ. Det hele starter ved stammen, i dette tilfælde alkoholen, hvorfra to grene først skilles af. Dette producerer et epoxid - en treleddet ringstruktur indeholdende et oxygenatom - i spejlbilledevarianter. Yderligere to grene dannes af disse to første ved at tilføje en olefin, en carbon-carbon dobbeltbinding, til hver. I det sidste trin, kendt som hydrosilylering af epoxider, spaltes i alt otte grene fra disse fire.
Teknikken har flere fordele. "Vores metode fungerer ved stuetemperatur," siger Gansäuer. "Nogle af de klassiske reaktioner skal udføres ved meget lave temperaturer. Desuden behøver vi ikke længere bruge ædelmetaller som katalysatorer, hvilket betyder, at vores metode er mere bæredygtig."
"Vores arbejde vil kunne bruges som grundlag for at syntetisere lægemidler. Når du fremstiller medicin, ved du aldrig på forhånd, hvilken form for et stof du får brug for. Stofscreening involverer ofte at teste tusindvis af isomerer for at identificere de rigtige sammensat Hvis du kan fremstille otte forskellige former, som vist her, vil du også være i stand til at lave så mange andre interessante stoffer, som du vil, hvilket gør det mere sandsynligt, at du finder en effektiv struktur," siger Gansäuer.
Flere oplysninger: Katharina Pieper et al., A Flexible Synthesis of Polypropionates via Diastereodivergent Reductive Ring-Opening of Trisubstituted Secondary Glycidols, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202317525
Leveret af University of Bonn
Varme artikler
-
At finde ud af, hvordan isformer kunne holde forruder, elledninger isfriOverfladeatomer på en støvpartikel (vist med rødt, hvid, pink og gul) påtvinger vandmolekyler (blå) et arrangement, der kan fremme eller hæmme isdannelse. Kredit:Sapna Sarupria og Ryan DeFever Hvo -
En solenergi-drevet bæredygtig proces til syntese af ethylenglycol fra methanolDirekte fotokatalytisk kobling af methanol til ethylenglycol (EG) er yderst attraktiv. Den første metaloxidfotokatalysator, tantalbaseret halvleder, er rapporteret for foretrukken aktivering af C-H-bi -
Forskergruppen har lavet en fejlbestandig superlegering, der kan 3-D-printesAdditiv fremstilling af en kobolt-nikkel (CoNi)-baseret superlegering via elektronstrålesmeltning (EBM) og selektiv lasersmeltning (SLM). Vist (fra venstre):Skanneelektronmikroskopi (SEM) mikrofotogra -
Kigger ind i flammerne fra ioniske vindeKredit:King Abdullah University of Science and Technology Nye 3D-visualiseringer, der afslører, hvordan flammer reagerer på elektriske felter, kan hjælpe med at forbedre forbrændingseffektiviteten
- Adskillelse af gasser ved hjælp af fleksible molekylsigter
- Sådan finder du bredden af et rektangulært prisme
- Kortlægning af universets ekspansionshistorie med supernovaer
- NASA retter sig mod kyst-økosystemer med ny rumsensor
- Forbedring af solcelleeffektiviteten med en spand vand
- Gjorde mosasaurer brystslag?