Čovečanstvo je žudelo za prijatnim mirisima i stoga je radilo na parfemima od davnina – fini mirisi su oduvek smatrani izvorom inspiracije, a dobar miris je uvek bio znak zdravlja. Oskudni prirodni proizvod (−)-ambroks, koji se tradicionalno izoluje iz ambra, voštane supstance iz digestivnog trakta kitova spermatozoida, već dugo je jedan od najpopularnijih mirisa na svetu.
Godišnje se proizvodi više od 30 tona. Važno je da samo jedna slika u ogledalu od 16 mogućih varijanti hiralnog molekula daje posebno prijatan osećaj mirisa, što zahteva stereoselektivnu sintezu koja proizvodi samo željenu sliku u ogledalu.
Na sreću, više ga nije potrebno sakupljati od kitova, ali se može dobiti delimičnom sintezom iz (−)-sklareola, prirodnog proizvoda koji se u velikim količinama nalazi u određenoj vrsti žalfije. Međutim, biljni proces za dobijanje ambroksa zahteva više koraka i zavisi od dostupnosti muškatne žalfije, koja je podložna fluktuacijama.
Sada je istraživačka grupa koju predvodi prof. Bendžamin List, direktor Maks Plank instituta za Kolenforšung, uspela da sintetiše mirisni i veoma složen hiralni molekul u laboratoriji. Istraživači su svoje rezultate objavili u časopisu Priroda u svom članku pod naslovom „Katalitička asimetrična polienska ciklizacija homofarnezola u ambroks“.
„U biologiji, polienske ciklizacije su složene reakcije koje pretvaraju jednostavne početne materijale u komplikovane molekularne strukture — u samo jednom koraku“, objašnjava Matijas Turberg, jedan od doktorskih studenata prof. Lista i jedan od vodećih autora studije. „Bili smo inspirisani prirodom – takođe smo želeli da obezbedimo metod za sintezu složenih molekula iz prilično jednostavnih početnih materijala.“
Njegov kolega, dr Na Luo, postdoktorski istraživač u grupi prof. Lista i vodeći autor rada, kaže: „Imitiranje prirode u laboratoriji je veliki, ali privlačan izazov za hemičare.“ Sam prof. List kaže da je ova reakcija „provokacija po prirodi za nas hemičare“, jer priroda sa svojim velikim enzimima može navesti polien da se sam savije tako da lako napravi željeni izomer.
Za metod Listove grupe, obnovljivi C 15 gradivni blok nerolidol, koji se nalazi u mnogim biljnim izvorima i koji se takođe može sintetizovati na tehničkom nivou, čini početni materijal. U saradnji sa hemijskom kompanijom BASF, nerolidol se pretvara iz C 15 u C 16 građevni blok homofarnezola, koji se zatim selektivno pretvara u (−)-ambroks.
„Sa našim jako kiselim i ograničenim katalizatorom i posebnim, fluorisanim rastvaračem, uspeli smo da selektivno sintetišemo željeni prirodni proizvod, jedan od 16 mogućih izomera“, kaže Luo. Dok grupa List ima stručnost u ovoj određenoj vrsti zatvorenih katalizatora, Luo je bio odgovoran za izoštravanje „molekularnog alata“ za ovu specifičnu reakciju.
Dok katalizator unapred organizuje polazni materijal i inicira transformaciju u proizvod, specifični rastvarač stabilizuje reaktivne međuproizvode i služi, između ostalog, kao „podsticaj“ katalizatorima i stoga čini stvari još bržima. Prilično uspešno: dok najsavremenija biokatalitička reakcija traje tri do četiri dana, nova metoda obezbeđuje proizvod preko noći.
„Uspeli smo da sprovedemo našu reakciju pod relativno blagim uslovima—i takođe u jednom koraku. Ishod je veoma selektivan“, objašnjava Luo.
„Ključ za visoku selektivnost procesa je konverzija homofarnezola u (-)-ambroks na usklađen način, koji oponaša ciklizaciju poliena katalizovane enzimima“, dodaje Turberg.
Naučnici bi takođe mogli da pokažu da je njihov pristup lako skalabilan. Još jedna prednost sinteze List grupe je da se katalizator i rastvarač mogu povratiti i ponovo koristiti za više reakcija. Oba aspekta su obećavajuća za potencijalne buduće industrijske primene.
