Syntetisera läkemedel för cancer, virussjukdomar, och andra medicinska tillstånd är långsamt arbete. En särskilt utmanande kemisk omvandling är att börja med vad som kallas en oaktiverad alken – en vanlig molekylär byggsten – och sluta med en vicinal diamin; dvs. installation av två kväveenheter i kol-kol dubbelbindningar. Resultatet är en kemisk enhet som finns i mediciner för influensa och kolorektal cancer.

Vanligen, forskare måste använda sällsynta, giftiga metaller och hårda reaktionsförhållanden för att fullborda denna omvandling. Att använda en mer hållbar katalysator för reaktionen skulle kunna lösa sådana problem. Tidigare forskning har försökt göra det, men med endast begränsad framgång.

I en studie som nyligen publicerades i Journal of the American Chemical Society , forskare från Osaka University syntetiserade vicinala diaminer från oaktiverade alkener, använda jod som katalysator. Det syntetiska protokollet, lämplig för både anti- och syn-addition, är realistisk, användbar, och miljövänlig.

"Vi syntetiserade alla diastereomerer av vicinala diaminer genom anti-addition - att lägga till två substituenter på motsatta sidor av dubbelbindningen, " säger Satoshi Minakata, huvudförfattare och seniorförfattare. "I närvaro av en molekylär jodkatalysator, oaktiverade alkener reagerade med kommersiellt tillgänglig nosylamid och natriumhypoklorit, att ge de avsedda produkterna på ett stereospecifikt sätt."

Reaktionerna var fullständiga inom 12 timmar vid endast 40C för många typer av cykliska och terminala alkener, såsom styrenderivat. Att diaminera en intern alken med exakt kontroll av den tredimensionella formen av de slutliga reaktionsprodukterna – viktigt i många läkemedelsmolekyler – krävde endast mindre justeringar av reaktionstemperaturen.

"Syn-addition - att lägga till en eller flera substituenter på samma sidor av dubbelbindningen - krävde ett annat men ändå mildt reaktionsprotokoll, " säger Hayato Miwa, andra författare. "Alkensubstratets räckvidd för syn-addition var bred:vi smälte till och med heteroaromatiska föreningar över bindningen."

En vanlig begränsning av tidigare vicinala diaminesynteser är det sista steget:avlägsnande av skyddsgrupper - snarare inerta kemiska enheter som döljer kemin hos en eller flera kemiska enheter i molekylen. Skyddsgrupper förhindrar annars reaktiva enheter i molekylen från att störa den aktuella reaktionen. Forskarna vid Osaka University fann att det var enkelt att ta bort skyddsgrupperna från aminerna i slutet av deras synteser.

"De viktigaste biprodukterna av vårt protokoll är natriumklorid och vatten, "säger Minakata." Vi gör vårt bästa för att minimera miljöpåverkan av en viktig kemisk reaktion. "

Genom att använda molekylärt jod som katalysator, istället för en giftig eller sällsynt metall, Minakata och kollegor främjar hållbarheten av farmaceutiska synteser för framtida generationer. Deras tillvägagångssätt kommer också att hjälpa till att minimera eventuella störningar i kemisk försörjningskedja under loppet av den pågående pandemin.