3 вълнуващи начина, по които химиците са конструирали съединения тази година
от Бетани Халфорд
РАЗВИТИ ЕНЗИМИ, ИЗГРАДЕНИ БИАРИЛНИ ВРЪЗКИ
Схема, показваща ензимно катализирано биарилно свързване.
Химиците използват биарилови молекули, които съдържат арилни групи, свързани една с друга чрез единична връзка, като хирални лиганди, градивни елементи на материали и фармацевтични продукти. Но създаването на биариловия мотив с метално-катализирани реакции, като например кръстосаното свързване на Сузуки и Негиши, обикновено изисква няколко синтетични стъпки, за да се получат партньорите за свързване. Нещо повече, тези метално-катализирани реакции се провалят при получаването на обемисти биарили. Вдъхновен от способността на ензимите да катализират реакции, екип, ръководен от Алисън Р. Х. Нараян от Университета в Мичиган, използва насочена еволюция, за да създаде ензим цитохром P450, който изгражда биарилова молекула чрез окислително свързване на ароматни въглерод-водородни връзки. Ензимът свързва ароматни молекули, за да създаде един стереоизомер около връзка със затруднено въртене (показано). Изследователите смятат, че този биокаталитичен подход може да се превърне в основна трансформация за създаване на биарилни връзки (Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
РЕЦЕПТА ЗА ТРЕТИЧНИ АМИНИ, ОСНОВАНА НА МАЛКО СОЛ
Схемата показва реакция, при която се получават третични амини от вторични.
Смесването на електроно-гладни метални катализатори с богати на електрони амини обикновено унищожава катализаторите, така че металните реагенти не могат да се използват за изграждане на третични амини от вторични амини. М. Кристина Уайт и колеги от Университета на Илинойс Урбана-Шампейн осъзнали, че могат да заобиколят този проблем, ако добавят малко солена подправка към рецептата си за реагенти. Чрез трансформиране на вторични амини в амониеви соли, химиците открили, че могат да реагират тези съединения с крайни олефини, окислител и катализатор паладиев сулфоксид, за да създадат безброй третични амини с различни функционални групи (показан е пример). Химиците използвали реакцията, за да създадат антипсихотичните лекарства Abilify и Semap и да трансформират съществуващи лекарства, които са вторични амини, като антидепресанта Prozac, в третични амини, демонстрирайки как химиците могат да създават нови лекарства от съществуващи (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn8382).
АЗААРЕНИТЕ ПРЕТРЯХА НАМАЛЕНИЕ НА ВЪГЛЕРОДНИТЕ ЕМИСИИ
Схемата показва хинолинов N-оксид, трансформиран в N-ацилиндол.
Тази година химиците добавиха към репертоара си молекулярно редактиране, което представлява реакции, които променят ядрата на сложни молекули. В един пример, изследователи разработиха трансформация, която използва светлина и киселина, за да отреже един въглерод от шестчленни азаарени в хинолинови N-оксиди, за да образуват N-ацилиндоли с петчленни пръстени (показан е пример). Реакцията, разработена от химици в групата на Марк Д. Левин в Чикагския университет, се основава на реакция, включваща живачна лампа, която излъчва множество дължини на вълната на светлината. Левин и колегите му откриха, че използването на светодиод, излъчващ светлина при 390 nm, им дава по-добър контрол и им позволява да направят реакцията обща за хинолинови N-оксиди. Новата реакция дава на създателите на молекули начин да прекрояват ядрата на сложни съединения и би могла да помогне на медицинските химици, които искат да разширят своите библиотеки от кандидати за лекарства (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abo4282).
Време на публикуване: 19 декември 2022 г.