Flera droger, inklusive de för depression, schizofreni, och malaria, skulle inte existera om inte en typ av organisk kemisk förening som kallas alicykliska föreningar. Dessa föreningar är 3D-strukturer som bildas när tre eller flera kolatomer går samman i en ring via kovalenta bindningar, men ringen är inte aromatisk.

Aromatiska föreningar (eller arener) är en annan klass av organiska föreningar som är 2-D-strukturer med reaktiva egenskaper som skiljer sig från de för alicykliska föreningar. Ett välkänt exempel är bensen, varvid sexkolsringen innefattar alternerande enkel- och dubbelbindningar mellan kolatomerna.

Genom dearomatizing arenes, man kan få alicykliska föreningar. Faktiskt, denna dearomatisering är ett av de mest kraftfulla sätten att erhålla alicykliska föreningar. Men några av de mest tillgängliga arenorna, såsom bensen och naftalen, är mycket stabila, och att bryta upp dem för att konstruera alicykliska föreningar har varit utmanande. Med befintliga metoder, ofta ger stora mängder reaktanter mycket liten produkt.

"Den mycket effektiva omvandlingen av lättillgängliga och kommersiellt tillgängliga arenor till högvärdeskapande alicykliska föreningar kan påskynda läkemedelsupptäckningsforskning med språng, "säger biträdande professor Kei Muto och professor Junichiro Yamaguchi från Waseda University, Japan, som ledde upptäckten av en ny effektiv metod. Deras studie publiceras i Royal Society of Chemistry's Kemisk vetenskap .

I den nya metoden, bromoarener reageras med två andra klasser av organiska föreningar, diazo -föreningar och malonater, i närvaro av en palladiumkatalysator (förening som möjliggör en kemisk reaktion), under optimala koncentrationsförhållanden, temperatur, och tid (experimentellt konstaterat i studien). Senare, goda mängder av motsvarande alicykliska föreningar produceras.

"Det som är riktigt speciellt med denna metod är att en rad bromoarener, inklusive bensenoider, aziner, och heteroler, kan omvandlas till sina alicykliska motsvarigheter, "Säger Muto. Han talar också om de viktigaste delarna av en alicyklisk molekyl som ger den komplexitet och användbarhet - de funktionella grupperna som är knutna till de cykliska kolerna. Han säger, "De erhållna föreningarna har funktionella grupper vid två punkter i den cykliska kedjan, och dessa kan enkelt diversifieras genom ytterligare reaktioner för att ge en mängd högfunktionaliserade 3D-molekyler. "

Användningen av malonater som reaktant är det som möjliggör denna multifunktionalisering, skiljer denna nya metod från befintliga metoder, som ofta är mycket specifika när det gäller de möjliga produkterna. Eftersom malonater är kända för att övervägande reagera med palladium-bensylkomplex, användningen av en palladiumbaserad katalysator blev nyckeln till framgången för denna metod. Palladiumkatalysatorn ledde till bildandet av en bensyl-palladium-intermediär som sedan kunde reagera med malonater, tillverkning av de slutliga multifunktionaliserade alicykliska produkterna.

Således, att utforma en lämplig katalysprocess var avgörande för att utveckla aromatisk-till-alicyklisk transformationsteknik. "Nästa, vi skulle vilja designa nya katalysatorer för att göra denna reaktion mer allmän; det är, kompatibel med ett bredare utbud av arenor, "säger Yamaguchi.

Med sina framtidsplaner på plats, Muto och Yamaguchi är övertygade om det goda som deras teams arbete kan göra i världen:"Vi tror att denna organiska reaktion kommer att hjälpa läkemedelsupptäcktsforskning äntligen att" fly från plattmarken "för de enklare och 2-D aromatiska föreningarna, så att säga, och därmed främja medicinsk kemi avsevärt. "