Chemikai daro pažangą šviesos dimensijos molekulinių struktūrų sintezėje

Chemikai šią eksperimentinę konfigūraciją naudoja fotocheminėms reakcijoms. Autorius: Peteris Bellotti

Naujos organinės chemijos dimensijos per šviesos sintezę.

Pagrindinis organinės chemijos ir medicinos tikslas pastaraisiais dešimtmečiais buvo greita trijų matmenų molekulių sintezė kuriant naujus vaistus. Šie kandidatai į vaistą pasižymi geresnėmis savybėmis, daugiausia lyginant su plokščiomis molekulinėmis struktūromis, ir tai atspindi klinikiniai tyrimai, kurių veiksmingumas ir sėkmės rodikliai yra didesni. Tačiau naudojant aukščiau nurodytus metodus, jie galėjo arba negalėjo būti gaminami didelėmis išlaidomis.

Profesoriaus Franko Gloriaus vadovaujamas chemikas (Miunsterio universitetas) ir jo kolegoms M. Kevinui Brownui (Indianos universitetas Blumingtonas, JAV) ir Kendallui N. Houkui (Kalifornijos universitetas, Los Andželas, JAV) dabar pavyko keturias plokščio azoto molekulių klases paversti norimomis. trimatės struktūros. Naudodamiesi daugiau nei 100 naujų pavyzdžių, jie galėjo parodyti platų proceso pritaikomumą. Šis tyrimas buvo paskelbtas žurnale Mokslas.

Energijos perdavimas per šviesą viršija energijos barjerą

Vienas iš efektyviausių trimačių architektūrų sintezės metodų yra pridėti vieną molekulę prie kitos, vadinamos cikliniu krūviu. Šiame procese tarp molekulių sukuriamos dvi naujos jungtys ir naujas žiedas. Aromatinėms sistemoms (t. Y. Plokštiems ir ypač stabiliems junginių žiedams) ši reakcija nebuvo įmanoma naudojant ankstesnius metodus. Energijos barjeras, slopinantis tokį ciklo įkrovimą, negali būti įveikiamas net ir naudojant šilumą. Todėl straipsnio „Mokslas“ autoriai nagrinėjo galimybę įveikti šią kliūtį perduodant šviesos energiją.

Fotocheminė sintezė

Plokščia molekulė, kurioje yra azoto, fotocheminės sintezės būdu paverčiama trimatė molekule (iliustracija). Kiniškas rodyklės simbolis reiškia „šviesa“. Autorius: Peteris Bellotti

“Motyvas, kaip naudoti šviesos energiją sudėtingesnėms cheminėms struktūroms kurti, taip pat yra gamtoje”, – aiškina Frankas Glorius. “Kaip augalai naudoja šviesą fotosintezei sintetinti anglies molekules, kad susidarytų anglies dioksidas ir vanduo, mes naudojame šviesos sukeltą energijos perdavimą, kad iš plokščių pagrindinių struktūrų sukurtume sudėtingas trimates tikslines molekules.”

Nauji vaistai kandidatams farmacijos reikmėms?

Mokslininkai atkreipė dėmesį į „milžiniškas šio metodo galimybes“. Neįprasti grupės pateikti struktūriniai motyvai Mokslas Straipsnyje bus žymiai išplėsta molekulių, į kurias cheminės medžiagos gali atsižvelgti ieškant naujų vaistų, asortimentas: pavyzdžiui, azoto turintys ir vaistams svarbūs pagrindiniai blokai, tokie kaip chinolinai, izochinolinai ir chinazolinai, kurie buvo nepakankamai naudojami selektyvumo ir reaktyvumo problemoms spręsti. Šviesos sukeltas energijos perdavimas gali būti derinamas su įvairiais struktūriškai įvairiais alkenais, kad būtų pasiekti nauji trimačiai kandidatai į vaistus ar jų pagrindai.

Chemikai pademonstravo keletą novatoriškų transformacijų, kad būtų toliau apdorojami šie sintetinti stuburai, pasitelkdami savo žinias, kad būtų galima atverti kelią farmacijos reikmėms. Aukštas metodo praktiškumas ir būtinų pradinių medžiagų prieinamumas yra būtini ateityje naudojant technologiją: naudojamas molekules galima lengvai įsigyti už mažą kainą arba jas lengva pagaminti.

„Tikimės, kad ši išvada suteiks naują impulsą naujų medicinos agentų kūrimui ir kad jie bus taikomi tarpdisciplininiu būdu ir toliau tiriami“, – paaiškino Jiajia Ma. Kevinas Brownas pridūrė: “Mūsų mokslo pažanga taip pat gali atlikti pagrindinį vaidmenį ieškant pasėlių apsaugos priemonių ir ne tik”.

Eksperimentinės ir skaičiavimo chemijos sinergija

Kitas ypatingas tyrimo bruožas buvo tas, kad mokslininkai pirmiausia nustatė reakcijos mechanizmą ir tikslią pagamintų molekulių struktūrą ne tik analiziškai ir eksperimentiškai, bet ir išsamiai, bet ir naudodamiesi „skaičiavimo chemija“: Kendallas Houkas ir Shumingas Chenas vadovavo konkretiems kompiuteriams. naudingas reakcijos modelis. Jie galėjo parodyti, kaip šios reakcijos veikia ir kodėl jos atsiranda taip pasirinktinai.

“Šis tyrimas yra puikus eksperimentinės ir skaičiavimo teorinės chemijos sinergijos pavyzdys”, – pabrėžia Shumingas Chenas, šiuo metu Oberlino koledžo, Ohajo, profesorius. „Suprasti mūsų tikslią mechaninio aiškumo ir reaktyvumo koncepciją mokslininkai galės sukurti ir išmokti papildomų metodų, kaip ateityje sukurti efektyvesnius sintetinius kelius“, – priduria Kendall Houk.

Leidinio istorija

Taikant šviesos energijos perdavimo metodą, Jiajia Ma / Frankas Gloriusas (Miunsterio universitetas) ir Renyu Guo / Kevinas Brownas (Indianos universitetas) sėkmingai pasirodė savarankiškai. Bendradarbiaudami su UCLA Kendall Houk ir Shuming Chen, dvi tyrimų grupės sužinojo apie abipusį atradimą. Trys komandos nusprendė toliau tobulinti savo išvadas, kad kuo greičiau pasidalytų proveržiais su mokslo bendruomene ir kurtų naujus vaistus, kad chemikalams būtų teikiama nauja technologija.

Nuoroda: Jiazia Ma, Shuming Chen, Peter Bellotti, Renyu Guo, Felix Schäfer, Arne Heusler, Xiaolong Zhang, Constantin Daniliuc, M. Kevin Brown, Kendall N. Houk ir Frank Glorius 26a, Mokslas.
DOI: 10.1126 / mokslas.abg0720

Finansavimas: Tyrimas gavo finansinę paramą iš Vokietijos mokslinių tyrimų fondo (Leibnizo premija, Prioritetinė programa 2102 ir Bendradarbiavimo tyrimų centras 858), Europos tyrimų tarybos (H2020 ERC) ir Alfredo Kruppo von Bohleno-und-Halbacho fondo. JAV jis gavo finansavimą iš Nacionalinių sveikatos institutų ir Nacionalinio mokslo fondo.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Netikėti pterozaurai lengvai galėjo skristi

Nuotraukoje pavaizduota Pterodaustro guinazui banda. Autorius: dr. Markas Wittonas Naujai suformuoti pterozaurai galėjo skristi, tačiau jų skraidymo įgūdžiai galėjo skirtis nuo suaugusiųjų pterozaurų. Pterozaurai -...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.