Aktivni sastojak mnogih lekova je ono što je poznato kao mali molekul: veći od vode, mnogo manji od antitela i uglavnom napravljen od ugljenika. Međutim, teško je napraviti ove molekule ako im je potreban kvaternarni ugljenik – atom ugljenika vezan za četiri druga atoma ugljenika. Ali sada su naučnici Scripps Research otkrili potencijalno isplativ način za proizvodnju ovih lukavih motiva.
U novim nalazima, koji su objavljeni u časopisu Nauka 5. aprila 2024., hemičari Scripps Research-a pokazuju da je moguće pretvoriti hemikalije sirovina u kvaternarne ugljenike koristeći jedan, jeftin katalizator gvožđa. Ovaj metod bi mogao da koristi proizvođačima lekova tako što će molekule učiniti jeftinijim i lakšim za proizvodnju u malim i velikim razmerama.
„Kvaternarni ugljenici su sveprisutni u različitim oblastima istraživanja — od otkrića lekova do nauke o materijalima“, kaže koautor Nathan Dao, dr. kandidat u Scripps Research-u. „Sinteza kvaternarnih ugljenika je, međutim, dugogodišnji izazov u oblasti organske hemije, koji obično zahteva brojne korake i oslanja se na teške uslove ili manje dostupne početne materijale.“
Pored Daoa, među prvim autorima studije bili su i Ksu-Cheng Gan i Benkiang Zhang.
Katalizatori su supstance koje se koriste za ubrzavanje hemijske reakcije. Ponekad je potrebno nekoliko različitih katalizatora da bi se podstakla određena reakcija i dobio željeni rezultat: prava ‘reakciona supa’. Ali katalizatori mogu biti veoma skupi i ne reaguju uvek kako je predviđeno – i što se više katalizatora koristi, to se više otpada proizvodi. Ali naučnici Scripps Research-a su utvrdili da jedan katalizator može obavljati više ključnih uloga.
„Teška hemijska reakcija često zahteva mnogo komponenti u interakciji“, kaže ko-stariji autor, dr Rajan Šenvi, profesor na Odeljenju za hemiju u Scripps Research-u. „Prednost ovog rada je što je neverovatno jednostavan.“
Tim je identifikovao jednostavne uslove za pretvaranje karboksilnih kiselina i olefina, dve glavne klase hemijskih sirovina — ili sirovina koje pokreću mašinu ili industrijski proces — u kvaternarne ugljenike korišćenjem jeftinog katalizatora na bazi gvožđa. Pored toga, ove hemijske sirovine nisu samo u izobilju, već su i jeftine.
„Slične reakcije u poslednje vreme dobijaju na snazi, tako da je ovo otkriće bilo neizbežno“, objašnjava Šenvi. „Delovi su već bili u literaturi, ali ih niko ranije nije sastavio.
Sve u svemu, studija, koja je rađena u saradnji sa laboratorijom starijeg koautora dr Fila Barana, predsedavajućeg dr Ričarda A. Lernera na Odeljenju za hemiju u Scripps Research-u, naglašava stalnu ulogu hemije u razvoju savremene tehnologije i farmacije.
„Ovaj rad je još jedna upečatljiva demonstracija moći saradnje u Scripps Research-u kako bi se otkrile nove transformacije koje mogu imati dramatičan uticaj na pojednostavljivanje prakse organske sinteze“, dodaje Baran.
