Några av de mest biologiskt aktiva molekylerna, inklusive syntetiska droger, innehåller en central, kvävehaltig kemisk struktur som kallas isokinuklidin. Denna kärna har en tredimensionell form vilket innebär att den har potential att interagera mer fördelaktigt med enzymer och proteiner än platt, tvådimensionella molekyler. Tyvärr lider metoder för att tillverka isokinuklidiner och de relaterade dehyrdoisokinuklidiner av ett antal nackdelar som gör det svårare för forskare att upptäcka nya medicinska föreningar. Ett team av forskare under ledning av prof. Frank Glorius vid universitetet i Münster (Tyskland) har nu publicerat en ny metod för att möjliggöra denna reaktion. Studien publicerades i tidskriften Chem .

Bakgrund och metod:

Flera metoder för framställning av tredimensionella kärnstrukturer innefattar tillsats av en annan molekyl över en plan struktur. De interna bindningarna i båda molekylerna omorganiseras för att skapa nya bindningar mellan dem i en transformation som kallas en cykloaddition. När det gäller isokinuklidiner, det finns en hög energibarriär för denna kemiska reaktion sedan den platta startmolekylen, en så kallad pyridin, är mycket stabil. Detta innebär att enkel uppvärmning av reaktionen inte är tillräcklig för att den ska kunna ske.

I den nyutvecklade metoden, en speciell "fotokatalysator" kan överföra ljusenergi från blå lysdioder för att excitera en kol-kol dubbelbindning innehållande utgångsmaterial till ett högenergitillstånd. Den upphetsade molekylen kan sedan tillsättas till en närliggande pyridin för att ge en dehydroisokinuklidin. Forskarna avslöjade 44 exempel på dessa föreningar, som sedan kunde omvandlas till isokinuklidiner och andra användbara strukturer.

En höjdpunkt i forskningen är fotokatalysatorns återvinningsbarhet, som kan användas mer än tio gånger utan att dess aktivitet minskar. Forskarna utförde också experiment för att förstå de mekanistiska detaljerna om hur reaktionen fungerar, stöds av beräkningar.

"Vi hoppas att arbetet kommer att inspirera andra kemister att utforska området för så kallad" energiöverföringskatalys "och att lättare tillgång till dessa värdefulla molekyler kommer att påskynda utvecklingen av nya läkemedelsmolekyler, "säger Dr Jiajia Ma, första författaren till studien.