Om läkemedelskemister är läkemedelsjägare som upptäcker nya läkemedel, forskare som Andrew McNally och Robert Paton är rustningarna - de skickliga skaparna som beväpnar drogjägare med de vassaste verktygen.

Paret organiska kemister från Colorado State University har smidd ett nytt kraftfullt sådant verktyg för drogjägare - en enkel, elegant utformad kemisk reaktion som skulle kunna öppna en underexplorerad vinge av biologiskt relevant kemi. Deras bidrag, detaljerad i tidningen Vetenskap 16 november, kan vara ett skott i armen för upptäckten av nya droger.

Biträdande professor McNally, en syntetisk kemist, och docent Paton, en expert på beräkningskemisk design, gick samman för att skapa en ny kol-kol-bindningsreaktion som är grundläggande för hur småmolekylära läkemedel tillverkas och upptäcks. Reaktionen använder fosfor, snarare än en vanlig övergångsmetall, att sy ihop molekylära ringar som kallas pyridiner. Avsaknaden av en tillgänglig kemisk reaktion för koppling av pyridinringar hade varit en brist inom området för upptäckt av läkemedel.

Den nya reaktionen, skapad i McNally's lab, är analog med den välkända palladiumkatalyserade tvärkopplingsreaktionen, som gör kol-kolbindningar med hjälp av övergångsmetallen palladium som kontaktpunkt. Palladiumkatalyserade reaktioner, som var föremål för 2010 års Nobelpris i kemi, har använts i 30 plus år i farmaceutiska laboratorier som arbetshästkemi för koppling av bensenringar. Bensenkoppling är en grundreaktion i många farmaceutiskt aktiva föreningar, från vilka tusentals läkemedel idag - smärtstillande medel, malaria, preventivmedel - syntetiserades först i laboratorier.

Men den palladiumkatalyserade reaktionen, för vilken den sena CSU -kemisten John Stille var en stor innovatör på 1970- och 80 -talen, fungerar inte lika bra för koppling av pyridinringar. Kopplade pyridinringar är en potentiellt värdefull farmakofor, eller kemisk del som är känd för att interagera med ett biologiskt system - grunden för hur läkemedel interagerar med kroppen. McNalys skapande möjliggör således enkel konstruktion av traditionellt svårframställda kemiska föreningar som är kända biologiska mål. De erbjuder möjligheter för upptäckt av läkemedel för gamla och nya sjukdomar - en ny arsenal av verktyg som tidigare var utom räckhåll.

"Ett stort mål för vårt labb har alltid varit att alla i en farmaceutisk miljö skulle gå in på labbet och testa vår kemi, "Sa McNally." Om folk kan ta upp det här och börja använda det för att upptäcka droger, det vore en otrolig vinst. Vi har använt övergångsmetallkemin i många år, men att få ett nytt tillvägagångssätt där har varit ganska svårt. Vi har försökt göra det så enkelt som möjligt. "

Att samarbeta med Patons laboratorium var en integrerad del av upptäckten av den nya reaktionen, McNally sa, eftersom experiment ensam inte kunde ha gett sin resulterande modell. Paton specialiserar sig på kvantkemi, använda den för att rationellt utforma nya kemiska strukturer för att utföra specifika uppgifter. Genom dessa metoder, Paton och hans team validerade användningen av fosfor, och följde mekanismen genom vilken den utmanande pyridinkopplingen orkestreras.

"Detta är den första studien vi känner till som ger oss en fullständig förståelse för hur dessa bindningar skapas, "Sade McNally." Folk hade betraktat dessa fosformedierade reaktioner som något esoteriska, utan praktisk betydelse. Modellen vi utvecklade har också gjort det möjligt för oss att utveckla andra reaktioner som kommer att vara värdefulla för läkemedelsindustrin som pågår i vårt laboratorium. "

Paton säger att han hoppas att medicinska kemister använder denna nya kemi för att utveckla bibliotek med föreningar med fosforkatalyserade pyridinkopplingar, och att dessa bibliotek skulle kunna öppna dörrar för nya läkemedelsbehandlingar.

"Vi vill ge människor pålitliga metoder som de kan använda varje dag för att göra viktiga molekyler, "Sa McNally.