En konstnärs skildring av den programmerbara divergerande syntesprocessen. Kredit:Hiroki Oguri, TUAT
En grupp japanska forskare, huvudsakligen från Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT) och Hokkaido University, har drastiskt förbättrat och påskyndat vägen till att producera skelett olika indolalkaloider, består av de medicinskt relevanta ställningarna. Genom att utnyttja beräknings- och syntetiska metoder, denna grupp har framgångsrikt utvecklat en kortfattad och mångsidig syntetisk process som genererar tätt funktionaliserade multicykliska komplexa ställningar, vilket skulle underlätta utvecklingen av både medicin och jordbrukskemikalier.
Denna syntetiska metod som använder zink(II)-reagens i stället för Hg(II)- eller guldbaserade reagenser är också miljövänlig och mycket billigare än de som användes hittills. Forskningen publicerades i Kemivetenskap den 1 maj, 2019.
Växter och svampar som innehåller indolalkaloider har en lång historia av användning inom traditionell medicin. I ansträngningar att syntetisera de komplexa alkaloiderna, kemister utvecklar vanligtvis en skräddarsydd syntetisk strategi för effektiv konstruktion av den enda riktade ställningen. I kontrast, detta syntetiska tillvägagångssätt möjliggör kortfattad och divergerande syntes av skelett olika alkaloidala ställningar med användning av en vanlig multipotent mellanprodukt vid aktivering av alkyndel med zink(II)-reagens.
"Vi har framgångsrikt uppnått programmerbar syntes av de fyra distinkta alkaloidala skeletten genom att implementera divergerande annulleringar. De fyra typerna av annuleringslägen visades kontrolleras på ett programmerbart sätt genom lämpliga val av substituenterna i närheten av reaktionscentra, optimering av lösningsmedel och reaktionsförhållanden, " säger Hiroki Oguri, Ph.D., motsvarande författare och professor vid institutionen för tillämpad kemi, Civilingenjörshögskolan, TUAT, Japan.
Programmerbar divergerande syntes av fyra distinkta alkaloidala ställningar via Zn(OTf) 2 -medierade annulleringar. Kredit:Hiroki Oguri, TUAT
Genom att integrera beräkningsmetoder och experimentella undersökningsmetoder, forskarna kunde inte bara få insikt i reaktionsmekanismen som föreslår unika övergångstillstånd, men också för att visa upp en användbar syntetisk strategi för kortfattad och divergerande tillgång till de medicinskt relevanta alkaloidala strukturerna.
"Dessa experimentella fynd understryker att Zn(OTf) 2 -medierad aktivering av alkyner ger relativt outforskade men mångsidiga syntetiska metoder för direkt och flexibel syntes av alkaloidala ställningar som påminner om naturliga produkter, ", tillägger Oguri.
Forskarna planerar att implementera sina metoder för att skapa andra föreningar än bara indolalkaloider, och de föreställer sig att deras metod kan erbjuda både rationella och oväntade riktlinjer för att utforma andra liknande reaktioner. Integration av syntetiska strategier för att generera strukturella variationer med en systematisk beräkningsmetod för att identifiera oförutsedda reaktionsvägar skulle kunna ge en ny väg för att främja den kombinatoriska kemiska syntesen av funktionella molekyler. De förväntar sig också att denna metod kommer att generera ledande kandidater för utveckling av nästa generations läkemedel och bekämpningsmedel.
