Kemister vid Nagoya Institute of Technology har utvecklat ett innovativt kemiskt reaktionssystem, som kan ha applikationer för att utveckla startmolekyler för ytterligare syntetiska förfaranden inom organisk kemi, såväl som läkemedelskandidater med ett potentiellt brett spektrum av biologiska aktiviteter.

Nagoya, Japan - Med tanke på deras tredimensionella natur, många kemiska föreningar kan existera i två olika former som är spegelbilder av varandra, kallas enantiomerer. Dessa kan ha markant olika effekter på människokroppen, så det är ofta nödvändigt att isolera endast en av formerna före administrering. För att undvika detta problem, det är möjligt att utveckla kemiska syntesmetoder som producerar mestadels eller uteslutande en av de möjliga enantiomererna. Detta är ett framträdande problem för en klass av molekyler som kallas aziridiner, som inkluderar viktiga antibiotika och kemoterapeutiska medel, men det finns fortfarande ett stort utrymme för att manipulera och modifiera reaktionerna genom vilka de syntetiseras för en rad tillämpningar.

I en ny studie rapporterad i tidskriften Angewandte Chemie International Edition , ett team av forskare vid Nagoya Institute of Technology (NIT) har etablerat en ny reaktion där en grupp molekyler som kallas 2H-aziriner reagerar med fosfit med hjälp av en katalysator. Genom att applicera en mängd olika katalysatorer och betingelser för denna reaktion, de lyckades producera aziridiner med högt utbyte och med en enda enantiomer omfattande så mycket som 98 % av den totala produkten.

Lite tidigare arbete har fokuserat på att försöka producera en hög nivå av en enstaka enantiomer från reaktioner med 2H-aziriner eftersom dessa föreningar inte är särskilt reaktiva. Här, forskarna valde att använda en fosfit, innefattande fosfor- och syreatomer, för reaktionen med 2H-azirinerna på grund av dess förmåga att bidra med eller donera elektroner i denna reaktion, främja omvandlingen av aziriner till aziridiner.

"I reaktionen av 2H-aziriner med fosfit, vi använde olika kirala katalysatorer för att se deras effekter, " säger Daiki Hayama från Graduate School of Engineering, NIT. "När vi identifierade en katalysator som gav både ett bra totalt utbyte och en hög andel av en enstaka enantiomer i reaktionen, vi fokuserade sedan på att också optimera reaktionsförhållandena. "

När en särskilt effektiv kombination av tillstånd identifierades, Teamet testade också strukturella variationer av azirinen som användes som utgångsmaterial i reaktionen tillsammans med den bästa katalysatorn som hittades i det tidigare experimentet, återigen uppnå högt utbyte och höga produktionshastigheter av en av de möjliga enantiomererna.

"Våra resultat visar att denna reaktion är mycket enantioselektiv och fungerar bra för ett brett spektrum av aziriner, " Prof. Shuichi Nakamura säger. "Detta tillvägagångssätt borde vara mycket användbart för att utveckla nya kirala molekyler potentiellt med intressanta egenskaper, både för medicinska tillämpningar och för vidare arbete inom organisk kemi."