De förekommer i naturen, är reaktiva och spelar en roll i många biologiska processer:polyener. Det är inte konstigt att kemister länge har varit intresserade av att effektivt konstruera dessa föreningar - inte minst för att kunna använda dem för framtida biomedicinska tillämpningar. Dock, sådana konstruktioner är för närvarande varken enkla eller billiga och ställer stora organiska utmaningar för organiska kemister. Forskare vid universitetet i Münster (Tyskland) under ledning av professor Ryan Gilmour har nu hittat en bioinspirerad lösning på problemet:De lyckades konstruera komplexa polyener som retinsyra av enkla, geometriskt väldefinierade alkenbyggstenar. Att göra detta, forskarna använde små molekyler som "antenner" som de upphetsade med ljus, därigenom möjliggör svåra kemiska reaktioner att gå vidare via en process som kallas "Energy Transfer Catalysis".

"Processen ger oss en ljusdriven, operativt enkel lösning på en gåta som har ockuperat oss länge, "säger doktor John J. Molloy, studiens första författare. Den nya möjligheten att bilda komplexa polyener kan underlätta utforskningen av dessa bioaktiva material för upptäckt av läkemedel. Studien har publicerats i tidskriften Vetenskap .

Bakgrund och metod:

Alkenerna som används av forskarna är strukturella enheter som kan existera i två icke-ekvivalenta geometriska former. Dessa så kallade stereoisomerer-dvs. föreningar där bindningsmönstret är detsamma men som skiljer sig åt i atomernas rumsliga arrangemang - är en värdefull källa till kemisk information i biologin och är vanliga strukturella särdrag i större komplexa molekyler som retinal, ett vitamin A -derivat. Fastän, alkengeometri spelar en avgörande roll i funktionen, t.ex. reglerar däggdjurens visuella cykel, strategier för att komma åt geometriskt definierade alkenbyggstenar för iterativ syntes är iögonfallande underutvecklade. Även om det finns många metoder för att komma åt varje isomer oberoende, de plågas ofta av dålig selektivitet eller kräver mödosamma oberoende synteskampanjer.

Ungefär som växter omvandlar ljus till energi, forskarna utnyttjade små, billiga organiska molekyler under bestrålning för att "vända" vanliga alkenbyggstenar till den mer utmanande formen. Denna process kallas "energiöverföringskatalys".

Eftersom dessa material är funktionaliserade på båda platserna, de kan utökas iterativt för att konstruera komplexa bioaktiva polyener såsom retinsyra, som kan existera i flera former på grund av alken stereoisomerism. Münster -teamet visade kraften i deras metod i korthet, stereokontrollerade synteser av två retinsyra-baserade läkemedel Isotretinoin och Alitretinoin.

Den nya metoden kombinerar karbonylkemins betydelse i biosyntes med mångsidigheten hos organoboronmotiv i samtida organisk kemi. "Denna artikel är tillägnad prof. Duilio Arigoni, som nyligen gick bort. Han var en pionjär inom bio-organisk kemi som jag hade nöjet att arbeta med i Zürich för år sedan och han framhöll ofta hur viktigt det här problemet är. Denna innovativa lösning vittnar om det hårda arbetet, innovation ett engagemang för en mycket begåvad grupp mycket motiverade arbetskamrater, säger Ryan Gilmour.