Ny modulær flowplatform til forbedret SuFEx-klikkemi

Forskere ved Flow Chemistry-gruppen ved Van 't Hoff Instituttet for Molekylær Videnskab ved Universitetet i Amsterdam har udviklet en modulær flowkemi-platform til en sikker og effektiv udførelse af SuFEx (Sulfur(VI) Fluoride Exchange) klikkemi.

I et papir netop offentliggjort i Nature Synthesis , beskriver de, hvordan deres platform genererer det giftige gasformige reagens sulfurylfluorid på en sikker og kontrolleret måde, og hvordan det letter den efterfølgende hurtige og selektive funktionalisering af små molekyler, peptider og proteiner til terapeutiske formål.

Klikkemi - emnet for 2022 Nobelprisen i kemi - er en kraftfuld og effektiv metode til hurtigt at forbinde kemiske fragmenter. En populær, meget alsidig type klikkemi involverer den såkaldte SuFEx-reaktion (Sulfur(VI) Fluoride Exchange). Det resulterer i dannelsen af ​​kovalente bindinger under milde forhold og kan i høj grad forenkle syntesen af ​​terapeutisk relevante små molekyler, peptider og proteiner.

Ligetil, sikker og skalerbar

SuFEx-kemi involverer at vedhæfte en -SO₂ F molekylær del, hvorefter F-atomet let kan erstattes med en række funktionelle molekylære grupper af terapeutisk værdi. Et oplagt reagens til at introducere -SO₂ F-del er den gasformige komponent sulfurylfluorid SO₂ F₂ , men da dette er mildt giftigt, kræver det komplicerede syntetiske procedurer for at undgå dets direkte brug. I deres Nature Synthesis papir, præsenterer kemikerne i Amsterdam nu et modulært system, der anvender mikrofluidisk teknologi, der gør den overordnede SuFEx-procedure ligetil, sikker og let skalerbar.

Systemet består af to indbyrdes forbundne flowreaktorer. Den første genererer sulfurylfluorid på en kontrolleret og doseret måde fra billige råvarekemikalier sulfurylchlorid (SO₂ Cl₂ ) og kaliumfluorid (KF). I den anden reaktor blandes det dannede gasformige sulfurylfluorid med andre reaktanter, hvilket i sidste ende giver det ønskede SuFEx-produkt. Ved øjeblikkeligt at fjerne sulfurylfluoridet eliminerer det modulære system effektivt sikkerheden og praktiske bekymringer ved den giftige reaktant.

Mens de udforskede ydeevnen af ​​deres system, var forskerne i stand til at opnå en bred vifte af SuFEx-produkter med fremragende udbytte på kun to minutters opholdstid. De tilskriver denne korte opholdstid den intime kontakt mellem gas og væskefase i et flowsystem.

Fuld SuFEx-baseret klikkemi

Forskerne rapporterer, at en lang række naturlige produkter, lægemidler og fluorescerende sporstoffer med succes kunne reageres ved hjælp af den nye platform. De nævner især, at det nu er muligt at bruge sulfurylfluorid som et levedygtigt reagens til installation af -SO₂ F-håndtag på en række phenol- og aminofunktioner. De forventer, at deres platform vil lette genereringen af ​​store biblioteker af SuFEx-forbindelser med minimal indsats og tid.

Ved at udnytte den modulære karakter af deres tilgang udviklede forskerne et flertrinssystem til at udføre fuld SuFEx-baseret klikkemi. De demonstrerede fremragende funktionel gruppetolerance og selektivitet for en række terapeutisk relevante små molekyler, peptider og proteiner. I mange tilfælde overgik deres system "traditionelle" eksperimentelle procedurer rapporteret i litteraturen. Med hensyn til direkte proteinmodifikation viste det sig at være en af ​​de hurtigste metoder, der er rapporteret til dato.

Samlet set betragter de deres nye modulære flowsystem som et uvurderligt værktøj, der letter bemærkelsesværdigt hurtige og højtydende SuFEx-reaktioner mellem sulfurylfluorid og en omfattende række af strukturelt forskellige substrater.

Flere oplysninger: Miguel Bernús et al., En modulær flowplatform til svovl(VI)fluoridudvekslingsligering af små molekyler, peptider og proteiner, Nature Synthesis (2023). DOI:10.1038/s44160-023-00441-0

Journaloplysninger: Natursyntese

Leveret af University of Amsterdam