ثلاث طرق مثيرة استخدمها الكيميائيون في بناء المركبات هذا العام
بقلم بيثاني هالفورد
إنزيمات متطورة تبني روابط ثنائية الفينيل
مخطط يوضح عملية اقتران ثنائي الأريل المحفزة بالإنزيم.
يستخدم الكيميائيون جزيئات ثنائية الأريل، التي تتميز بمجموعات أريل مرتبطة ببعضها برابطة أحادية، كروابط كيرالية، ووحدات بناء للمواد، وفي المستحضرات الصيدلانية. إلا أن تصنيع هذه الجزيئات باستخدام تفاعلات محفزة بالمعادن، مثل تفاعلات سوزوكي ونيغيشي، يتطلب عادةً عدة خطوات تركيبية لتكوين جزيئات التفاعل. علاوة على ذلك، تفشل هذه التفاعلات المحفزة بالمعادن عند تصنيع جزيئات ثنائية الأريل الضخمة. واستلهامًا من قدرة الإنزيمات على تحفيز التفاعلات، استخدم فريق بقيادة أليسون آر إتش نارايان من جامعة ميشيغان التطور الموجه لإنشاء إنزيم سيتوكروم P450 يبني جزيء ثنائي الأريل عبر اقتران تأكسدي لروابط الكربون-الهيدروجين العطرية. يربط الإنزيم الجزيئات العطرية لتكوين متصاوغ فراغي واحد حول رابطة ذات دوران مقيد (كما هو موضح). يعتقد الباحثون أن هذا النهج التحفيزي الحيوي يمكن أن يصبح تحويلًا أساسيًا لصنع روابط ثنائية الأريل (Nature 2022، DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
تعتمد وصفة الأمينات الثلاثية على القليل من الملح
يوضح المخطط تفاعلاً ينتج عنه أمينات ثالثية من أمينات ثانوية.
يؤدي مزج المحفزات المعدنية الغنية بالإلكترونات مع الأمينات الغنية بها عادةً إلى إتلاف المحفزات، لذا لا يمكن استخدام الكواشف المعدنية لتكوين الأمينات الثلاثية من الأمينات الثانوية. أدركت م. كريستينا وايت وزملاؤها في جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين أنه بإمكانهم التغلب على هذه المشكلة بإضافة بعض الأملاح إلى تفاعلاتهم. فمن خلال تحويل الأمينات الثانوية إلى أملاح الأمونيوم، وجد الكيميائيون أنه بإمكانهم تفاعل هذه المركبات مع الأوليفينات الطرفية، وعامل مؤكسد، ومحفز كبريتيد البلاديوم لإنتاج عدد كبير من الأمينات الثلاثية ذات مجموعات وظيفية متنوعة (كما هو موضح في المثال). استخدم الكيميائيون هذا التفاعل لصنع الأدوية المضادة للذهان Abilify و Semap ولتحويل الأدوية الموجودة التي هي أمينات ثانوية، مثل مضاد الاكتئاب Prozac، إلى أمينات ثالثية، مما يوضح كيف يمكن للكيميائيين صنع أدوية جديدة من الأدوية الموجودة (Science 2022، DOI: 10.1126/science.abn8382).
خضعت أزارينيس لعملية انكماش الكربون
يوضح المخطط تحول أكسيد الكينولين N إلى N-أسيل إندول.
أضاف الكيميائيون هذا العام إلى مجموعة تقنيات التحرير الجزيئي، وهي تفاعلات تُجري تغييرات على البنية الأساسية للجزيئات المعقدة. في أحد الأمثلة، طوّر الباحثون تفاعلًا يستخدم الضوء والحمض لإزالة ذرة كربون واحدة من حلقات الأزارين السداسية في أكاسيد الكينولين النيتروجينية، لتكوين أسيل إندولات خماسية الحلقات (كما هو موضح في المثال). يعتمد هذا التفاعل، الذي طوّره كيميائيون من مجموعة مارك د. ليفين في جامعة شيكاغو، على تفاعل سابق باستخدام مصباح زئبقي يُصدر أطوال موجية متعددة من الضوء. وقد وجد ليفين وزملاؤه أن استخدام صمام ثنائي باعث للضوء بطول موجي 390 نانومتر يُتيح لهم تحكمًا أفضل، ويُمكّنهم من تعميم التفاعل على أكاسيد الكينولين النيتروجينية. يمنح التفاعل الجديد مصنعي الجزيئات طريقة لإعادة تشكيل نوى المركبات المعقدة ويمكن أن يساعد الكيميائيين الطبيين الذين يتطلعون إلى توسيع مكتباتهم من المرشحين الدوائيين (Science 2022، DOI: 10.1126/science.abo4282).
تاريخ النشر: 19 ديسمبر 2022