Farmaceutiska kemister har ett knep när de designar ett läkemedel och vill göra det lättare för kroppen att ta upp det utan metabola biverkningar:de kan lägga till ett kvartärt centrum - en kolatom bunden till fyra andra kolatomer. Problemet är, sådana centra är ofta extremt svåra att syntetisera.

En ny studie av kemister vid University of Chicago, dock, erbjuder ett nytt tillvägagångssätt som avsevärt kan minska tiden och ansträngningen som behövs för att tillverka sådana molekyler, särskilt för de som innehåller flera sådana centra. Publicerad 25 april i Natur , genombrottet halverar antalet steg som krävs för att göra en molekyl rik på kvartära centra.

Kemin går framåt hela tiden, men att bara komma på nya molekyler för grönare produkter eller bättre läkemedel är inte tillräckligt för att flytta dessa upptäckter till den verkliga världen – tillverkare måste också kunna syntetisera dem effektivt. Vissa molekyler behöver dussintals omgångar av att kombineras med andra kemikalier och katalysatorer för att nå sitt slutliga tillstånd.

I vanliga fall, när kemister har identifierat en molekyl de vill syntetisera, de kommer att arbeta bakåt från den slutliga strukturen för att ta reda på vilka steg som kan användas för att bygga den. Men det är inte en enkel eller okomplicerad process; det finns många kombinationer av kemikalier och steg som kan göra en viss molekyl. "Det är som ett schackspel. Du vill fundera på vilka drag som tar dig dit snabbast, med minsta möjliga uppoffringar, " sa studiens medförfattare Scott Snyder, professor i kemi och expert på att designa nya sätt att göra viktiga föreningar.

Snyder och hans team fokuserade på en grupp naturliga kemikalier rika på kvartära centra. Teamet ville testa en schack-rörelsestrategi som skulle börja med att bygga ett kritiskt kvartärt centrum först – och sedan använda dess speciella egenskaper för att kunna öka reaktiviteten och göra andra reaktioner mer effektiva för att slutföra byggandet av resten av molekylen.

Denna idé visade sig vara nyckeln, och de kunde göra sin målmolekyl i bara 13 steg:mycket färre än ett tidigare försök som krävde två dussin.

Går framåt, Snyder sa, han hoppas att det här är en modell för att tänka på hur man gör molekyler med många kvartära centra – såväl som andra molekyler med utmanande konstruktioner.

"Jag tror att vi har nått den punkt inom kemiområdet att om vi hade tillräckligt med tid och tillräckligt med pengar, vi kan göra vilken molekyl som helst vi kan tänka oss. Men det skulle inte betyda att vi skulle klara oss utan enormt slöseri, eller enorma kostnader, "Snyder sa. "Ett av våra mål är att hitta nya strategier för att effektivt göra molekyler, särskilt samhällsviktigt, komplexa sådana som dessa med kvartära centra, på en stor skala."