3 jännittävää tapaa, joilla kemistit rakensivat yhdisteitä tänä vuonna
Bethany Halfordin kirjoittama
KEHITTYNEET ENTSYYMIT RAKENTAVAT BIARYLISIDOKSIA
Kaavio, joka esittää entsyymikatalysoitua biaryylikytkentää.
Kemistit käyttävät biaryylimolekyylejä, joissa aryyliryhmät ovat kiinni toisiinsa yksinkertaisella sidoksella, kiraalisina ligandeina, materiaalien rakennuspalikoina ja lääkkeinä. Mutta biaryylimotiivin valmistaminen metallikatalysoiduilla reaktioilla, kuten Suzukin ja Negishin ristikytkentöillä, vaatii tyypillisesti useita synteettisiä vaiheita kytkentäkumppaneiden valmistamiseksi. Lisäksi nämä metallikatalysoidut reaktiot epäonnistuvat massatilaa tuottavien biaryylien valmistuksessa. Entsyymien kyvystä katalysoida reaktioita inspiroituneena Michiganin yliopiston Alison RH Narayanin johtama ryhmä käytti suunnattua evoluutiota luodakseen sytokromi P450 -entsyymin, joka rakentaa biaryylimolekyylin aromaattisten hiili-vetysidosten oksidatiivisen kytkennän kautta. Entsyymi yhdistää aromaattisia molekyylejä muodostaen yhden stereoisomeerin estyneen rotaation omaavan sidoksen ympärille (kuvassa). Tutkijat uskovat, että tästä biokatalyyttisestä lähestymistavasta voisi tulla arkipäiväinen transformaatio biaryylisidosten valmistuksessa (Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
TERTIAARISTEN AMIINIEN RESEPTI, JOKA PERUSTUU VÄHÄÄN SUOLAA
Kaavio esittää reaktion, jossa tertiääriset amiinit muodostuvat sekundäärisistä amiineista.
Elektronia vaativien metallikatalyyttien sekoittaminen elektronirikkaiden amiinien kanssa tyypillisesti tappaa katalyytit, joten metallireagensseja ei voida käyttää tertiääristen amiinien rakentamiseen sekundaarisista amiineista. M. Christina White ja hänen kollegansa Illinoisin yliopistosta Urbana-Champaignista huomasivat, että he voisivat kiertää tämän ongelman lisäämällä reagoivien aineiden reseptiin suolaista maustetta. Muuntamalla sekundaarisia amiineja ammoniumsuoloiksi kemistit havaitsivat voivansa saattaa nämä yhdisteet reagoimaan terminaalisten olefiinien, hapettimen ja palladiumsulfoksidikatalyytin kanssa luoden lukemattomia tertiäärisiä amiineja, joilla on erilaisia funktionaalisia ryhmiä (esimerkki kuvassa). Kemistit käyttivät reaktiota antipsykoottisten lääkkeiden Abilifyn ja Semapin valmistukseen ja olemassa olevien sekundaarisia amiineja sisältävien lääkkeiden, kuten masennuslääke Prozacin, muuntamiseen tertiäärisiksi amiineiksi, mikä osoitti, kuinka kemistit voisivat valmistaa uusia lääkkeitä olemassa olevista (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn8382).
AZAARENES KOKI HIILIPITEEN SUPISTUMISEN
Kaavio esittää kinoliini-N-oksidin muuttumisen N-asyyli-indoliksi.
Tänä vuonna kemistit lisäsivät molekyylimuokkauksen repertuaariin uusia ominaisuuksia, eli reaktioita, jotka muuttavat monimutkaisten molekyylien ytimiä. Yhdessä esimerkissä tutkijat kehittivät transformaation, jossa valon ja hapon avulla yksi hiiliatomi irrotetaan kinoliini-N-oksidien kuusijäsenisistä atsaareeneista, jolloin muodostuu viisijäsenisiä renkaita sisältäviä N-asyyli-indoleja (esimerkki kuvassa). Chicagon yliopiston Mark D. Levinin ryhmän kemistien kehittämä reaktio perustuu reaktioon, jossa käytettiin elohopealamppua, joka tuotti useita valon aallonpituuksia. Levin ja kollegat havaitsivat, että 390 nm:n aallonpituudella valoa emittoiva diodi antoi heille paremman hallinnan ja mahdollisti reaktion yleistämisen kinoliini-N-oksideille. Uusi reaktio antaa molekyylivalmistajille keinon muokata monimutkaisten yhdisteiden ytimiä ja voi auttaa lääkekemistejä, jotka haluavat laajentaa lääkeaineehdokkaiden kirjastojaan (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abo4282).
Julkaisun aika: 19.12.2022