3 aizraujoši veidi, kā ķīmiķi šogad konstruēja savienojumus
autore Betānija Halforda
Attīstītie enzīmi veido biarila saites
Shēma, kurā parādīta ar enzīmu katalizēta biarila savienošana.
Ķīmiķi izmanto biarila molekulas, kurās arilgrupas ir savienotas viena ar otru ar vienkāršu saiti, kā hirālus ligandus, materiālu pamatelementus un farmaceitiskos līdzekļus. Taču biarila motīva veidošanai ar metālu katalizētām reakcijām, piemēram, Suzuki un Negishi krustsavienojumiem, parasti ir nepieciešami vairāki sintētiski soļi, lai izveidotu savienojuma partnerus. Turklāt šīs metālu katalizētās reakcijas neizdodas, veidojot apjomīgus biarilus. Iedvesmojoties no enzīmu spējas katalizēt reakcijas, Mičiganas Universitātes Alisonas RH Narajanas vadītā komanda izmantoja virzītu evolūciju, lai izveidotu citohroma P450 enzīmu, kas veido biarila molekulu, izmantojot aromātisko oglekļa-ūdeņraža saišu oksidatīvo savienošanu. Enzīms savieno aromātiskās molekulas, lai izveidotu vienu stereoizomēru ap saiti ar apgrūtinātu rotāciju (attēlā). Pētnieki uzskata, ka šī biokatalītiskā pieeja varētu kļūt par ikdienas transformāciju biarila saišu veidošanai (Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
TERCIĀRO AMĪNU RECEPTE, KAS PAMATOJAS UZ MAZ SĀLS
Shēmā parādīta reakcija, kuras laikā no sekundārajiem amīniem veidojas terciārie amīni.
Elektronu alkstošu metālu katalizatoru sajaukšana ar elektroniem bagātiem amīniem parasti iznīcina katalizatorus, tāpēc metālu reaģentus nevar izmantot, lai no sekundārajiem amīniem veidotu terciāros amīnus. M. Kristīna Vaita un viņas kolēģi Ilinoisas Universitātē, Urbana-Šampeinā, saprata, ka viņi varētu atrisināt šo problēmu, ja reaģentu receptei pievienotu sāļās garšvielas. Pārveidojot sekundāros amīnus amonija sāļos, ķīmiķi atklāja, ka viņi var reaģēt ar šiem savienojumiem ar terminālajiem olefīniem, oksidētāju un pallādija sulfoksīda katalizatoru, lai radītu neskaitāmus terciāros amīnus ar dažādām funkcionālām grupām (parādīts piemērs). Ķīmiķi izmantoja šo reakciju, lai izgatavotu antipsihotiskos medikamentus Abilify un Semap, kā arī lai pārveidotu esošās zāles, kas ir sekundārie amīni, piemēram, antidepresantu Prozac, par terciārajiem amīniem, demonstrējot, kā ķīmiķi varētu izveidot jaunas zāles no esošajām (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn8382).
AZĀRĒNI PĀRKĀPA OGLEKĻA SAMAZINĀŠANOS
Shēmā parādīts hinolīna N-oksīda pārveidojums par N-acilindolu.
Šogad ķīmiķi papildināja molekulārās rediģēšanas repertuāru, kas ir reakcijas, kuru laikā tiek mainīti sarežģītu molekulu kodoli. Vienā piemērā pētnieki izstrādāja transformāciju, kurā tiek izmantota gaisma un skābe, lai atdalītu vienu oglekļa atomu no sešlocekļu azaarēniem hinolīna N-oksīdos, veidojot N-acilindolus ar piecu locekļu gredzeniem (piemērs parādīts attēlā). Reakciju, ko izstrādāja ķīmiķi Marka D. Levina grupā Čikāgas Universitātē, izstrādāja ķīmiķi, un tā balstās uz reakciju, kurā tika izmantota dzīvsudraba lampa, kas izstaroja vairākus gaismas viļņu garumus. Levins un viņa kolēģi atklāja, ka, izmantojot gaismas diodi, kas izstaro gaismu ar 390 nm viļņu garumu, viņi ieguva labāku kontroli un ļāva padarīt reakciju vispārīgu hinolīna N-oksīdiem. Jaunā reakcija dod molekulu veidotājiem iespēju pārveidot sarežģītu savienojumu kodolus un varētu palīdzēt medicīnas ķīmiķiem, kuri vēlas paplašināt savas zāļu kandidātu bibliotēkas (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abo4282).
Publicēšanas laiks: 2022. gada 19. decembris