Kemister vid The Scripps Research Institute (TSRI) har upptäckt en ny metod som avsevärt förenklar, och i många fall möjliggör för första gången, tillverkning av ett stort antal organiska molekyler.
Den nya metoden, dekarboxylativ alkenylering, lätt vänder karboxylsyror, en relativt billig, riklig och mångsidig klass av föreningar, i alkener (även kallade olefiner), en annan stor familj av föreningar som vanligtvis används för läkemedel och andra applikationer. Det bör således underlätta upptäckten och utvecklingen av ett stort antal nya läkemedel och andra kemiska produkter.
"Denna metod förenklar dramatiskt syntesen av olefiner; i själva verket det har verkligen förändrat hur jag tänker på att göra molekyler, "sade huvudutredaren Phil S. Baran, Darlene Shiley Professor i kemi vid TSRI.
Metoden, publicerad i veckans upplaga av Natur , i huvudsak ersätter reaktioner som har funnits i kemi läroböcker och i utbredd industriell och akademisk användning i årtionden. Den främsta bland dessa är Wittig -reaktionen, upptäcktes 1954, för vilken tyska Georg Wittig tilldelades en del av Nobelpriset för kemi 1979. Wittig -reaktionen möjliggör framställning av många olefiner från prekursorföreningar, och även om det tenderar att kräva en process i många steg, kemister har fortsatt att förlita sig mycket på det fram till i dag.
"Organiska kemister har utstått denna betungande" analoga "process i årtionden med få klagomål, "Baran sa." Nu med denna nya metod tar vi med olefinering in i den digitala eran. "
Den nya metoden har sitt ursprung med ett genombrott av Baran och hans laboratorium som beskrevs för ett år sedan i Journal of the American Chemical Society. Denna omvandling gjorde det möjligt att bygga många komplexa läkemedel och andra molekyler utgående från karboxylsyror, använder billiga metallkatalysatorer. Karboxylsyror inkluderar många bulkproducerade kemikalier, liksom många rikliga naturliga molekyler, bland dem aminosyrorna som celler använder för att bygga proteiner.
"Detta förskott öppnade dörren till många andra möjligheter, och sedan dess har vi tagit upp så många av dem som vi kan, börjar med det viktigaste, "Sa Baran.
Den nya metoden gör det möjligt för kemister att omvandla karboxylsyror till olefiner i relativt få steg, med användning av nickel- eller järnkatalysatorer. I en demonstration, Barans team producerade sterolacetat, en naturlig olefin med potential som läkemedelsbyggsten, från en standardprekursor i två steg - medan det traditionella förfarandet med Wittig -reaktionen kräver sju steg. För att visa den omfattande omfattningen av den nya metoden, Barans team använde det för att göra nästan 70 olika olefiner med reaktioner som var mycket effektiviserade och förenklade jämfört med traditionella metoder.
"Väsentligen, med detta tillvägagångssätt tar vi den mest mångsidiga funktionella gruppen och omvandlar den till den mest mångsidiga, "Sa Baran.
Den nya metoden tillåter kemister mycket bättre kontroll över de resulterande molekylernas geometri, och förenklar dessutom den konceptuella sidan av olefinsyntes. "Det möjliggör en primitiv form av synteslogik där du bara kan börja med en billig förening som är strukturellt relaterad och omvandla den relativt enkelt till en olefin, "Noterade Baran. I en demonstration, laget syntetiserade det naturliga antibiotikumet cladospolid, som annars är svårt att göra, utgående från vinsyra, en bulkproducerad karboxylsyra som strukturellt liknar cladospolid.
Papperet innehåller 15 andra totala eller nästan totala synteser från billiga utgångsföreningar av naturprodukter som tidigare var svåra eller opraktiska att syntetisera, inklusive prostaglandiner, aureonitol, och tokotrienoler.
Läkemedelsföretaget Bristol-Myers Squibb, som har ett forskningsavtal med TSRI, arbetar med Baran -laboratoriet enligt avtalet och använder redan den nya metoden i minst ett av sina läkemedelsutvecklingsprogram.
Baran noterade att en annan samarbetspartner, kontraktsmedicinstillverkaren Asymchem, har också visat att den nya metoden för farmaceutisk tillverkning är lämplig genom att skala upp en provreaktion till utbyten i storleksordningen ett kilo.
