En grupp japanska forskare har utvecklat en teknik för att skapa en hybridkatalysator från enkelstrukturerade, kommersiellt tillgängliga rodium och organiska katalysatorer, som minskar kemiskt avfall och producerar molekyler med hög selektivitet av en enantiomer, ett par molekylära strukturer som är icke-överlagringsbara spegelbilder av varandra. Denna teknik förväntas hjälpa till med snabb och billig läkemedelssyntes.

Tekniken har utvecklats av forskare inklusive professor Shigeki Matsunaga och biträdande professor Tatsuhiko Yoshino, båda vid Hokkaido Universitys fakultet för farmaceutisk vetenskap, och professor Kazuaki Ishihara och docent Manabu Hatano, båda från Nagoya Universitys Graduate School of Engineering.

De två molekylära strukturerna som finns i en enantiomer har olika effektivitet när de används som läkemedel, även om deras kemiska egenskaper är likartade. En molekylstruktur kan vara effektiv, medan den andra kan utlösa allvarliga biverkningar. Det är därför viktigt att välja den önskade molekylstrukturen för kemisk omvandling när man syntetiserar läkemedel. Förutom att tillverka läkemedel med mindre avfall, det är nödvändigt att den kemiska omvandlingen endast sker vid en önskad kol-vätebindning med användning av katalysatorer. För att uppfylla dessa två krav, forskare har använt dyra rodiumkatalysatorer tillverkade i komplexa, flerfasiga produktionsprocesser. Den begränsade tillgängligheten av sådana rodiumkatalysatorer har gjort det svårt att använda dem för industriell användning.

I den aktuella studien publicerad i Naturkatalys , enkel strukturerad, kommersiellt tillgängligt rodium kombinerades med en lättillgänglig organisk katalysator i ett steg genom att använda joninteraktioner. En enkel rodiumkatalysator kan aktivera den önskade kol-vätebindningen, men det är inte bra på att selektivt få bara en molekylstruktur i en enantiomer. Organiska katalysatorer, under tiden, är kapabla att producera den riktade molekylstrukturen, men är inte effektiva för att aktivera den önskade kol-vätebindningen. Denna nyutvecklade hybridkatalysator kan kompensera för båda individuella brister. Genom att använda hybridkatalysatorn, forskarna lyckades aktivera endast den riktade kol-vätebindningen och selektivt erhålla en molekylstruktur i enantiomeren när de genomförde kemiska omvandlingar av nukleobasderivat, vilket förväntas öka den antivirala prestandan.

"Tekniken är mycket mångsidig eftersom en mängd olika organiska katalysatorer kan kombineras med den enkla rodiumkatalysatorn, " säger Shigeki Matsunaga. "Det förväntas bidra till att göra kärnkemiska strukturer för nukleotidmedicin, som får uppmärksamhet som nästa generations läkemedel för att behandla ett antal tillstånd billigt och på ett miljövänligt sätt."