Chemiker entdecken einen einfachen Weg zum Aufbau größerer Moleküle - ein Kohlenstoff nach dem anderen
Bahnbrechende Methode könnte die Entdeckung von Medikamenten und das Design komplexer chemischer Produkte beschleunigen
Ein Team von Chemikern an der Universität Cambridge hat eine leistungsstarke neue Methode entwickelt, mit der einzelne Kohlenstoffatome leichter an Moleküle angefügt werden können. Dieser einfache Ansatz könnte die Entdeckung von Arzneimitteln und das Design komplexer chemischer Produkte beschleunigen.
Matthew Gaunt und Marcus Grocott
Michael Webb
Die Forschungsarbeit, die kürzlich in der Zeitschrift Nature unter dem Titel One-carbon homologation of alkenes veröffentlicht wurde, enthüllt eine bahnbrechende Methode zur Verlängerung von Molekülketten - ein Kohlenstoffatom nach dem anderen. Diese Technik zielt auf Alkene ab, eine häufige Klasse von Molekülen, die durch eine Doppelbindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen gekennzeichnet sind. Alkene sind in einer Vielzahl von Alltagsprodukten enthalten, von Malariamitteln wie Chinin bis hin zu Agrochemikalien und Duftstoffen.
Unter der Leitung von Dr. Marcus Grocott und Professor Matthew Gaunt vom Yusuf Hamied Department of Chemistry an der Universität Cambridge ersetzt die Arbeit die traditionellen mehrstufigen Verfahren durch eine Eintopfreaktion, die mit einer Vielzahl von Molekülen kompatibel ist.
Dr. Grocott erklärt: "Alkene sind weit verbreitete und unglaublich nützliche Strukturen in der Chemie, aber bis jetzt gab es keine einfache Möglichkeit, ihnen selektiv nur ein Kohlenstoffatom hinzuzufügen."
Der Schlüssel zu dieser neuen Methode ist eine ausgeklügelte Komponente - ein geniales chemisches Werkzeug auf der Basis von Allylsulfon, einem "1-Kohlenstoff-Transferreagenz", das so konzipiert ist, dass es jeweils nur ein einziges Kohlenstoffatom hinzufügen kann. Zunächst heftet sich das speziell entwickelte Molekül an die Zielverbindung und löst eine Reaktion aus, die die beiden miteinander verbindet. Dann formt es sich schnell um und fügt am Ende ein zusätzliches Kohlenstoffatom hinzu - als würde man ein neues Legosteinchen in eine wachsende Kette einfügen.
"Es ist ein intelligentes und einfaches Design", sagt Gaunt. "Jeder Teil des Moleküls hat eine bestimmte Aufgabe. Ein Teil hilft, den letzten Schritt auszulösen, ein anderer steuert das Timing, und ein weiterer hilft, am Anfang am Ziel zu haften."
Um zu zeigen, wie gut ihre neue Methode funktioniert, testeten die Wissenschaftler sie an einem Medikament namens Cyclosporin A. Dieses Medikament hilft, eine Überreaktion des Immunsystems zu verhindern, indem es sich an ein spezielles Protein im Körper bindet. Die Wissenschaftler aus Cambridge stellten neue Versionen des Medikaments her, indem sie ein oder zwei Kohlenstoffatome hinzufügten. Diese neuen Versionen hafteten immer noch an dem Protein, und einige von ihnen verlangsamten das Immunsystem, während andere dies nicht taten. Das bedeutet, dass es möglich sein könnte, die Wirkung des Medikaments zu verändern, ohne das Immunsystem vollständig auszuschalten.
"Hier geht es um mehr als nur um die Erweiterung von Molekülen", sagte Professor Gaunt. Es geht darum, Chemikern eine neue Möglichkeit zu geben, den chemischen Raum zu erforschen und bisher unzugängliche Arzneimittelvarianten zu erschließen.
Die Möglichkeit, Moleküle mit einer derartigen Präzision fein abzustimmen, könnte für die medizinische Chemie von großer Bedeutung sein, da selbst kleine Änderungen der Struktur große Auswirkungen auf die Wirkung eines Medikaments im Körper haben können. Der Ansatz ermöglicht auch die Einführung funktioneller Gruppen, was die Vielseitigkeit des Moleküldesigns weiter erhöht.
Neben der pharmazeutischen Industrie könnte diese Methode auch in Bereichen wie Pflanzenschutz und moderne Werkstoffe Anwendung finden - überall dort, wo subtile Veränderungen der Kohlenstoffketten Leistung und Funktion beeinflussen.
"Diese neue Chemie gibt uns die Kontrolle über die Molekülstruktur in einer Weise, die sowohl einfach als auch von großem Nutzen ist", fügte Dr. Grocott hinzu. "Sie öffnet die Tür für die Entwicklung intelligenterer, gezielterer Verbindungen in einer Reihe von Branchen.
In der Vergangenheit war das Hinzufügen von Kohlenstoffatomen zu Molekülen wie diesem langsam und erforderte viele komplizierte Schritte. Das Team in Cambridge entdeckte jedoch eine bahnbrechende neue Methode - schneller, einfacher und in einem einzigen Schritt. Dieser große Schritt nach vorn könnte Wissenschaftlern helfen, neue Medikamente viel schneller und einfacher als bisher zu entwickeln.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
