Kemisk syntese:Ny strategi for skeletredigering på pyridiner

Et hold fra University of Münster har introduceret en strategi til at omdanne carbon-nitrogen-atompar i en ofte brugt ringformet forbindelse til carbon-carbon-atom-par. Metoden har potentiale i jagten på aktive ingredienser til f.eks. nye lægemidler. Resultaterne er offentliggjort i Nature Chemistry .

Inden for kemi ses såkaldt skeletredigering som en metode, der er velegnet til at ændre ringformede strukturer netop ved at bytte enkelt atomer. Et team af forskere ledet af prof. Armido Studer fra Institut for Organisk Kemi ved Universitetet i Münster har nu introduceret en ny strategi til at omdanne kulstof-nitrogen atompar til pyridiner - en ringformet forbindelse, der ofte bruges som en syntesebyggesten - i kulstof-kulstof atompar. Metoden har potentiale i jagten på nye lægemidler og materialer, der ofte er baseret på sådanne molekyleringe.

Mens ringstrukturen forbliver intakt i den såkaldte perifere funktionalisering af ringe - som for eksempel involverer vedhæftning af grupper af atomer - kræver skeletredigering spaltning af robuste bindinger mellem carbonatomer eller mellem et carbonatom og et andet atom i ringen.

"I organisk syntese," siger Studer, "anses dette for at være særligt udfordrende - vi kan forestille os det som en slags kirurgisk procedure." Indtil nu var der ingen syntesestrategi kendt, som kunne bruges til at udveksle komplekse pyridiner ved hjælp af skeletredigering.

I denne nye tilgang producerede holdet benzener og naphthalener med funktionelle grupper, som er knyttet præcist til bestemte positioner. Funktionelle grupper er grupper af atomer, der spiller en afgørende rolle for en forbindelses egenskaber.

"Pyridinerne, som vi brugte, er i sagens natur inerte, hvilket gør det vanskeligt at ændre dem," forklarer post-doc Dr. Qiang Cheng. "Vi var først nødt til at ændre deres specifikke bindingsstruktur - ved at udføre såkaldt dearomatisering - for at opnå væsentligt mere reaktive mellemprodukter. De efterfølgende cycloadditions- og rearomatiseringsprocesser resulterer i sidste ende i dannelsen af ​​de skelet-redigerede forbindelser."

Debkanta Bhattacharya, en ph.d. studerende på Studers team, tilføjer:"Nu kan vi ved at bruge en såkaldt one-pot procedure introducere syntetisk værdifulde og medicinsk signifikante funktionelle grupper til specifikke positioner på ringe."

Kemikere taler om en one-pot-reaktion for at beskrive en syntese, hvor de nødvendige reagenser reagerer med hinanden i en enkelt beholder. Reaktionssekvensens mekanisme blev teoretisk analyseret af Dr. Christian Mück-Lichtenfeld fra Institut for Organisk Kemi.

Flere oplysninger: Qiang Cheng et al., Skeletredigering af pyridiner gennem atom-par swap fra CN til CC, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-023-01428-2

Journaloplysninger: Naturkemi

Leveret af University of Münster