3 spannende manieren waarop chemici dit jaar verbindingen hebben geconstrueerd
door Bethany Halford
GEËVOLUEERDE ENZYMEN BOUWDEN BIARYL-BINDINGEN
Schema dat een enzymgekatalyseerde biarylkoppeling weergeeft.
Chemici gebruiken biarylmoleculen, die bestaan uit arylgroepen die met elkaar verbonden zijn door een enkele binding, als chirale liganden, bouwstenen voor materialen en geneesmiddelen. Het maken van het biarylmotief met metaalgekatalyseerde reacties, zoals Suzuki- en Negishi-kruiskoppelingen, vereist echter doorgaans meerdere synthetische stappen om de koppelingspartners te verkrijgen. Bovendien lopen deze metaalgekatalyseerde reacties vast bij de synthese van omvangrijke biarylen. Geïnspireerd door het vermogen van enzymen om reacties te katalyseren, gebruikte een team onder leiding van Alison RH Narayan van de Universiteit van Michigan gerichte evolutie om een cytochroom P450-enzym te creëren dat een biarylmolecuul opbouwt via oxidatieve koppeling van aromatische koolstof-waterstofbindingen. Het enzym verbindt aromatische moleculen om één stereoisomeer te creëren rond een binding met belemmerde rotatie (zie afbeelding). De onderzoekers denken dat deze biocatalytische aanpak een standaardtransformatie zou kunnen worden voor het maken van biarylbindingen (Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
RECEPT VOOR TERTIAIRE AMINEN BEVAT EEN BEETJE ZOUT
Het schema toont een reactie waarbij tertiaire aminen worden gevormd uit secundaire aminen.
Het mengen van elektronenhongerige metaalkatalysatoren met elektronenrijke aminen leidt doorgaans tot het afsterven van de katalysatoren, waardoor metaalreagentia niet gebruikt kunnen worden om tertiaire aminen uit secundaire aminen te synthetiseren. M. Christina White en haar collega's aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign ontdekten dat ze dit probleem konden omzeilen door een zoutachtige smaakmaker aan hun reactiemengsel toe te voegen. Door secundaire aminen om te zetten in ammoniumzouten, ontdekten de chemici dat ze deze verbindingen konden laten reageren met terminale olefinen, een oxidator en een palladiumsulfoxidekatalysator om talloze tertiaire aminen met diverse functionele groepen te creëren (voorbeeld getoond). De chemici gebruikten de reactie om de antipsychotische geneesmiddelen Abilify en Semap te maken en om bestaande geneesmiddelen die secundaire aminen zijn, zoals het antidepressivum Prozac, om te zetten in tertiaire aminen. Hiermee werd aangetoond hoe chemici nieuwe geneesmiddelen kunnen maken van bestaande geneesmiddelen (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn8382).
AZAARENES ONDERGINGEN EEN KOOLSTOFCONTRACT
Het schema toont de omzetting van een chinoline-N-oxide in een N-acylindool.
Dit jaar hebben chemici het repertoire van moleculaire bewerkingen uitgebreid. Dit zijn reacties die veranderingen aanbrengen in de kernen van complexe moleculen. Zo ontwikkelden onderzoekers een transformatie waarbij licht en zuur worden gebruikt om een enkel koolstofatoom uit zesledige azaarenen in chinoline-N-oxiden te verwijderen, waardoor N-acylindolen met vijfledige ringen ontstaan (zie voorbeeld). De reactie, ontwikkeld door chemici in de groep van Mark D. Levin aan de Universiteit van Chicago, is gebaseerd op een reactie met een kwiklamp, die meerdere golflengten licht uitzendt. Levin en zijn collega's ontdekten dat het gebruik van een lichtemitterende diode (LED) die licht uitzendt bij 390 nm hen betere controle gaf en hen in staat stelde de reactie algemeen toepasbaar te maken voor chinoline-N-oxiden. De nieuwe reactie biedt molecuulbouwers een manier om de kernen van complexe verbindingen te herstructureren en kan medicinale chemici helpen bij het uitbreiden van hun bibliotheken met kandidaat-geneesmiddelen (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abo4282).
Geplaatst op: 19 december 2022