Ett team från University of Münster har introducerat en strategi för att omvandla kol-kväveatompar i en ofta använd ringformad förening till kol-kolatompar. Metoden har potential i jakten på aktiva ingredienser till exempelvis nya läkemedel. Resultaten publiceras i Nature Chemistry .
Inom kemin ses så kallad skelettredigering som en metod lämplig för att förändra ringformade strukturer just genom att byta enskilda atomer. Ett team av forskare under ledning av prof. Armido Studer från Institutet för organisk kemi vid universitetet i Münster har nu introducerat en ny strategi för att omvandla kol-kväveatompar till pyridiner – en ringformad förening som ofta används som en syntesbyggsten – i kol-kolatompar. Metoden har potential i jakten på nya läkemedel och material som ofta är baserade på sådana molekylringar.
Medan ringstrukturen förblir intakt i den så kallade perifera funktionaliseringen av ringar - som till exempel involverar fästning av grupper av atomer - kräver skelettredigering klyvning av robusta bindningar mellan kolatomer eller mellan en kolatom och en annan atom i ringen.
"I organisk syntes", säger Studer, "det anses vara särskilt utmanande - vi kan föreställa oss det som ett slags kirurgiskt ingrepp." Hittills var ingen syntesstrategi känd som kunde användas för att byta komplexa pyridiner med hjälp av skelettredigering.
I detta nya tillvägagångssätt producerade teamet bensener och naftalener med funktionella grupper som är fästa exakt till specifika positioner. Funktionella grupper är grupper av atomer som spelar en avgörande roll för egenskaperna hos en förening.
"Pyridinerna som vi använde är i sig inerta, vilket gör det svårt att modifiera dem", förklarar post-doc Dr. Qiang Cheng. "Vi var först tvungna att ändra deras specifika bindningsstruktur - genom att utföra så kallad dearomatisering - för att få betydligt mer reaktiva intermediärer. De efterföljande cykloadditions- och rearomatiseringsprocesserna resulterar i slutändan i bildandet av de skelettredigerade föreningarna."
Debkanta Bhattacharya, en Ph.D. student i Studers team, tillägger:"Nu kan vi, genom att använda en så kallad one-pot procedur, introducera syntetiskt värdefulla och medicinskt betydelsefulla funktionella grupper till specifika positioner på ringar."
Kemister talar om en enkärlsreaktion för att beskriva en syntes där de reagens som behövs reagerar med varandra i ett enda kärl. Reaktionssekvensens mekanism analyserades teoretiskt av Dr. Christian Mück-Lichtenfeld från Institute of Organic Chemistry.
Mer information: Qiang Cheng et al, Skelettredigering av pyridiner genom atom-parbyte från CN till CC, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-023-01428-2
Journalinformation: Naturkemi
Tillhandahålls av University of Münster
