Mellemmolekyler med en molekylvægt på mere end 1.000 er vanskelige at syntetisere på grund af flere trin og tidskrævende karakter, hvilket kræver udvikling af en ny tilgang, der kan overvinde disse ulemper.
Klik på kemi er blevet et vigtigt værktøj i anvendt kemi på grund af dets enkelhed, effektivitet og alsidighed. Denne fremgangsmåde til kemisk syntese muliggør hurtig og pålidelig sammenføjning af små molekyler til større, mere komplekse strukturer, ofte med minimale bivirkninger og biprodukter.
Klik pr. Definition er klik kemi -reaktioner meget selektive og effektive, hvilket gør dem ideelle til at skabe specifikke forbindelser på en kontrolleret og forudsigelig måde.
Ved at tage denne idé to trin videre har kemikere udviklet molekylære platforme, der giver mulighed for tredobbelt klikkemi – udviklingen af stabile molekyler med tre forskellige funktionelle grupper, der fungerer som forskellige, målbare reaktionssteder.
Selvom disse “trivalente” platforme muliggør effektiv syntese af komplekse forbindelser, forbliver den selektive dannelse af triazoler ved anvendelse af platforme med azid- og alkyne -dele en uopløst udfordring.
På baggrund af dette forsøgte et forskerteam ledet af lektor Suguru Yoshida fra Tokyo University of Science (TUS), Japan, at udvikle nye trivalente platforme, der er i stand til at producere meget funktionelle triazoler.
Holdet sikrede koordinering med De Forenede Nationers mål for bæredygtig udvikling (SDGS)-DDG 3 (godt helbred og velvære), SDG 7 (overkommelig og ren energi) og SDG 9 (industri, innovation og infrastruktur).
Undersøgelsen, der blev offentliggjort i Kemisk kommunikation Den 7. januar 2025 blev jeg medforfatter af Mr. Takahiro Yasuda, en kandidatgrad-studerende, og Mr. Gaku Orimoto, der afsluttede en kandidatgrad i 2023, begge fra TUS.
Forskerne lykkedes at skabe stabile trivalente platforme til tredobbelt klikkemi takket være en længere linker i det centrale stillads. Forskningsteamet demonstrerede, hvordan en lang række molekyler kunne produceres ved sekventielt at målrette hver funktionel del på den trivalente platform.
For eksempel udnyttede de svovl -fluoridudvekslingsreaktionen på at målrette fluorulfonyldelen og producerer forskellige alkoholer ved høje udbytter uden at påvirke azid- og alkyne -dele.
Derefter udførte de forskellige transformationer på azidgruppen, inklusive kendetegn som kobberkatalyseret azid-alkyne cycloaddition, stamme-promoteret azid-alkyne cycloaddition og Bertozzi-støling-ligering.
Endelig, gennem en bred vifte af mulige tredje transformationer, der er målrettet mod den resterende alkyne -del, syntetiserede forskerne med succes komplekse triazoler.
Det var især ikke strengt nødvendigt at følge den ovenfor beskrevne rækkefølge, når man målrettede hver gruppe, da forskerne demonstrerede triazolformationer selektivt i efterfølgende eksperimenter. På toppen af dette kunne der opnås komplekse triazoler i en ligetil reaktion med én pot.
“Selektiv klikreaktioner med molekyler, der har både azid- og alkyne -dele, er ikke lette, men vi var i stand til at belyse, at hver klikreaktion fortsætter på en meget selektiv måde ved korrekt at vælge Alkyne- eller Azid -reaktionspartnere, der fortrinsvis reagerer med den målrettede gruppe under den Egnede forhold, “forklarer Yoshida.
De tredobbelte klikkemi -platforme, der er udviklet i denne undersøgelse, har vigtige konsekvenser i flere anvendte felter. F.eks. Er funktionaliserede multi-triazoler, som let kan fremstilles til højt udbytte, værdifulde inden for lægemiddeludvikling, materialevidenskab og bioingeniøring. De er kompatible med mange biologiske mål, såsom enzymer og receptorer, hvilket indikerer potentielle farmaceutiske anvendelser.
De bioaktive midterste molekyler, der er syntetiseret via tredobbelt klikkemi, kan hjælpe med at komme sig efter ufravigelige sygdomme. Desuden er de vigtige i katalyse og materialeudvikling, der tjener som grundlag for design af polymerer, sensorer, belægninger og koordinationsrammer.
“Vores ultimative mål er at skabe nye molekyler, der vil revolutionere livsvidenskab, og vi undfangede denne forskning som en metode til at samle enkle komponentmolekyler på én gang,” konkluderer Yoshida.
“Den foreslåede metode muliggør den enkle syntese af multifunktionelle molekyler og en lang række mellemstore molekyler, og vi forventer, at det er vidt nyttigt inden for farmaceutisk videnskab, medicinsk kemi, kemisk biologi og materialekemi.”
Den foreslåede fremgangsmåde anvender enkle indledende materialer snarere end komplekse materialer og fremmer bæredygtig farmaceutisk syntese. Derudover kan det tidsbesparende aspekt af denne tilgang fremskynde forskningsprocessen.
Generelt vil de effektive trivalente platformmolekyler, der er præsenteret i denne undersøgelse, hjælpe med at fremskynde fremskridt mod mere bæredygtig kemi, forhåbentlig fører til grønne synteseprotokoller, bedre medicinske behandlinger og miljø- og landbrugsfremskridt.