Kemister vid Ohio State University har utvecklat ett nytt och förbättrat sätt att generera molekyler som kan möjliggöra design av nya typer av syntetiska droger.

Forskare säger att denna nya metod för att bilda reaktiva mellanprodukter som kallas ketylradikaler erbjuder forskare ett sätt att använda katalysatorer för att omvandla enkla molekyler till komplexa strukturer i en kemisk reaktion. Detta görs på ett mindre hårt sätt, mer hållbart och avfallsfritt sätt.

"Den tidigare strategin för att skapa ketylradikaler är ungefär ett sekel gammal. Vi har hittat ett kompletterande sätt att komma åt ketylradikaler med hjälp av LED-lampor för syntes av komplexa, läkemedelsliknande molekyler, sa David Nagib, medförfattare till den nya studien och biträdande professor i kemi och biokemi vid Ohio State. Studien publicerades 12 oktober i tidskriften Vetenskap .

Berättelsen börjar med karbonyler, föreningar som fungerar som en av de vanligaste byggstenarna för att skapa potentiella nya läkemedel. Till skillnad från klassisk karbonylkemi som lärs ut i inledande organiska läroböcker, när karbonyler omvandlas till sin "radikala" form, de blir mycket mer reaktiva. Dessa radikaler, som innehåller en oparad elektron som desperat söker sin partner, göra det möjligt för forskare att knyta nya band, för att skapa komplexa, läkemedelsliknande produkter.

Tills nu, ketylradikalbildning har krävt stark, starka ämnen som kallas reduktionsmedel, som natrium eller samarium, att fungera som katalysatorer. Dessa reduktionsmedel kan vara giftiga, dyrt och oförenligt med att skapa läkemedel, sa Nagib.

I den här studien, forskarna hittade ett sätt att använda mangan som en katalysator som kunde aktiveras med ett enkelt LED-ljus.

"Mangan är mycket billigt och rikligt, vilket gör den till en utmärkt katalysator, " sa han. "Också, det ger oss tillgång till radikaler genom en komplementär atomöverföringsmekanism, snarare än den klassiska elektronöverföringsmekanismen."

Mangan är inte bara billigare och rikligare, det är faktiskt mer selektivt när det gäller att skapa produkter med definierade geometrier, så att de kan passa in i drogmål, studien fann. Processen är mindre slösaktig, också, återvinning av jodatomen som används för att göra radikalerna genom att inkludera den i de mer funktionella produkterna.

Denna nya metod för att generera ketylradikaler gör det möjligt för forskare att skapa mer mångsidiga och komplexa strukturer som kan vara användbara för att generera nya läkemedel, sa Nagib.

Medförfattare till studien, allt från Nagibs labb i Ohio State, är Lu Wang, Jeremy Lear, Sean Rafferty och Stacy Fosu. Wang, en ledande forskare i detta projekt, avslutade nyligen sitt postdoktorala stipendium och arbetar nu för Merck, ett stort läkemedelsföretag.

Denna forskning finansierades av National Science Foundation och National Institutes of Health.