3 захопливі способи, якими хіміки створили сполуки цього року
від Бетані Галфорд
Еволюціоновані ферменти побудували біарильні зв'язки
Схема, що показує ферментативно-каталізоване біарильне зчеплення.
Хіміки використовують молекули біарилу, які містять арильні групи, пов'язані одна з одною одним зв'язком, як хіральні ліганди, будівельні блоки матеріалів та фармацевтичні препарати. Але створення біарильного мотиву за допомогою метал-каталізованих реакцій, таких як перехресне зчеплення Сузукі та Негіші, зазвичай вимагає кількох синтетичних кроків для отримання партнерів для зчеплення. Більше того, ці метал-каталізовані реакції зазнають невдачі при створенні об'ємних біарилів. Натхненна здатністю ферментів каталізувати реакції, команда під керівництвом Елісон Р.Х. Нараян з Мічиганського університету використала спрямовану еволюцію для створення ферменту цитохрому P450, який будує молекулу біарилу шляхом окисного зчеплення ароматичних вуглець-водневих зв'язків. Фермент з'єднує ароматичні молекули, створюючи один стереоізомер навколо зв'язку з утрудненим обертанням (показано). Дослідники вважають, що цей біокаталітичний підхід може стати звичайним способом створення біарильних зв'язків (Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
РЕЦЕПТ ТРЕТИННИХ АМІНІВ, ЩО ЗАЛЕЖИТЬ ВІД НЕВЕЛИКОЇ КІЛЬКОСТІ СОЛІ
Схема показує реакцію утворення третинних амінів з вторинних.
Змішування електроноємних металевих каталізаторів з електроноємними амінами зазвичай знищує ці каталізатори, тому металеві реагенти не можна використовувати для створення третинних амінів з вторинних амінів. М. Крістіна Вайт та її колеги з Університету Іллінойсу Урбана-Шампейн зрозуміли, що можуть обійти цю проблему, якщо додадуть трохи солоної приправи до свого рецепту реагентів. Перетворюючи вторинні аміни на амонієві солі, хіміки виявили, що можуть реагувати ці сполуки з кінцевими олефінами, окислювачем та каталізатором сульфоксидом паладію для створення безлічі третинних амінів з різноманітними функціональними групами (показано приклад). Хіміки використали цю реакцію для створення антипсихотичних препаратів Abilify та Semap, а також для перетворення існуючих препаратів, які є вторинними амінами, таких як антидепресант Prozac, на третинні аміни, демонструючи, як хіміки можуть створювати нові ліки з існуючих (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn8382).
АЗААРЕН ЗАТРИМАЛИ СКОРОЧЕННЯ ВИКИСОКІВ ВУГЛЕЦЮ
Схема показує перетворення N-оксиду хіноліну на N-ациліндол.
Цього року хіміки доповнили репертуар молекулярного редагування – реакцій, що вносять зміни в ядра складних молекул. В одному з прикладів дослідники розробили перетворення, яке використовує світло та кислоту для вирізання одного атома вуглецю з шестичленних азааренів у N-оксидах хіноліну з утворенням N-ациліндолів з п'ятичленними кільцями (показано приклад). Реакція, розроблена хіміками з групи Марка Д. Левіна в Чиказькому університеті, базується на реакції, в якій використовується ртутна лампа, що випромінює світло з кількома довжинами хвиль. Левін та його колеги виявили, що використання світлодіода, який випромінює світло з довжиною хвилі 390 нм, дає їм кращий контроль і дозволяє зробити реакцію загальною для N-оксидів хіноліну. Нова реакція дає виробникам молекул спосіб ремоделювати ядра складних сполук і може допомогти хімікам-медикам, які прагнуть розширити свої бібліотеки кандидатів у ліки (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abo4282).
Час публікації: 19 грудня 2022 р.