Кристаллы индолина, полученные в модельной реакции Паладина, изображены внутри пробирки. Индолины — это структуры, встречающиеся во многих натуральных продуктах и фармацевтических препаратах, и широко используются в производстве противораковых препаратов. Кредит: Университет Рочестера/Дж. Адам Фенстер
Достижение уровня точности для создания сложных лекарств и материалов с предельной точностью — давняя цель ученых и фармацевтических компаний. Если это будет достигнуто, такая точность может привести к разработке более эффективных лекарств.
Теперь ученые из Университета Рочестера под руководством Шоны Парадин, доцента кафедры химии, разработали новаторский метод получения продуктов с использованием химического «помощника», который направляет реакции чрезвычайно точным образом. Исследование, опубликованное в Nature Communications, открывает двери для более эффективной разработки лекарств, а также обеспечивает фундаментальные достижения в создании новых материалов.
Преодоление молекулярной предвзятости
В химических реакциях часто существует несколько способов соединения двух молекул. Однако ученым сложно точно контролировать, как происходят эти взаимодействия. Иногда молекулы имеют предвзятость, известную как предвзятость субстрата, в том, как они взаимодействуют, предпочитая реагировать или объединяться определенным образом.
«Если вы сможете преодолеть эту предвзятость, у вас появится возможность получить доступ к конфигурациям. молекул вашего продукта, к которым вы иначе не могли бы получить доступ», — говорит Парадин.
Что такое лиганд?
Лиганд — это атом, ион или молекула, которая связывается с центральным металлом. атом или ион. Природа лигандов и центрального атома металла может влиять на свойства и реакционную способность образующегося комплекса.
Парадин и ее команда открыли метод преодоления смещения субстрата с помощью лиганда, что сделало реакцию более точной. В частности, лиганд смог изменить направление, в котором реагируют молекулы, не изменяя никакую другую часть химического процесса.
Команда протестировала множество лигандов на основе фосфора, которые обычно используются для реакций с участием металлического палладия. Только один из них смог изменить селективность реакции.
«Это было очень похоже на вытаскивание иголки из стога сена», — говорит Парадин.
Преобразование химии лигандов и открытие лекарств
Хотя исследователи использовали определенный лиганд в одной конкретной реакции в этом исследовании, они применили данные для создания предсказательной модели, чтобы понять селективность, которую они наблюдали в реакциях. Модель помогает определить, как различные лиганды влияют на реакцию, прокладывая путь для использования подхода, ориентированного на лиганды, в других типах химических реакций.
Исследование имеет важные последствия для открытия и разработки лекарств.
«Продукты, которые мы производим, содержат основные структуры, которые часто встречаются в биологически активных молекулах», — говорит Парадин. «В разработке лекарств очень важно иметь возможность тонко настраивать молекулу для оптимизации ее различных свойств».
В фармацевтических исследованиях изменение и оптимизация свойств молекулы обычно требуют сложного объема работы. Просто меняя лиганд, ученые теперь могут получать различные конфигурации молекулы из одной и той же реакции.
«Этот подход позволяет нам быстро и избирательно создавать сложные и полезные молекулы, предоставляя нам больше возможностей для исследований в химическом пространстве», — говорит Парадин.
Дополнительная информация: Даша Родина и др., Ligand control of regioselectivity in palladium-catalyzed heteroannulation responses of 1,3-Dienes, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49803-y
Информация о журнале: Nature Communications
Предоставлено Университетом Рочестера
