3 cách thú vị mà các nhà hóa học đã tổng hợp các hợp chất trong năm nay
bởi Bethany Halford
Các enzym tiến hóa tạo ra liên kết biaryl
Sơ đồ minh họa phản ứng ghép nối biaryl xúc tác bởi enzyme.
Các nhà hóa học sử dụng các phân tử biaryl, có đặc điểm là các nhóm aryl liên kết với nhau bằng một liên kết đơn, làm phối tử chiral, khối cấu tạo vật liệu và dược phẩm. Tuy nhiên, việc tạo ra cấu trúc biaryl bằng các phản ứng xúc tác kim loại, chẳng hạn như phản ứng ghép nối chéo Suzuki và Negishi, thường đòi hỏi nhiều bước tổng hợp để tạo ra các chất tham gia ghép nối. Hơn nữa, các phản ứng xúc tác kim loại này gặp khó khăn khi tạo ra các biaryl cồng kềnh. Lấy cảm hứng từ khả năng xúc tác phản ứng của enzyme, một nhóm nghiên cứu do Alison RH Narayan thuộc Đại học Michigan dẫn đầu đã sử dụng phương pháp tiến hóa có định hướng để tạo ra enzyme cytochrome P450, enzyme này xây dựng phân tử biaryl thông qua quá trình ghép nối oxy hóa các liên kết carbon-hydro thơm. Enzyme này kết hợp các phân tử thơm để tạo ra một đồng phân lập thể xung quanh một liên kết có sự quay bị cản trở (như hình minh họa). Các nhà nghiên cứu cho rằng phương pháp xúc tác sinh học này có thể trở thành một phương pháp cơ bản để tạo ra các liên kết biaryl (Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
CÔNG THỨC ĐIỀU CHẾ AMIN BẬC BA DỰA TRÊN MỘT ÍT MUỐI
Sơ đồ này thể hiện phản ứng tạo ra amin bậc ba từ amin bậc hai.
Việc trộn các chất xúc tác kim loại cần nhiều electron với các amin giàu electron thường làm mất hoạt tính của chất xúc tác, do đó không thể sử dụng thuốc thử kim loại để tổng hợp amin bậc ba từ amin bậc hai. M. Christina White và các đồng nghiệp tại Đại học Illinois Urbana-Champaign nhận ra rằng họ có thể khắc phục vấn đề này nếu thêm một chút "gia vị muối" vào công thức phản ứng của mình. Bằng cách chuyển đổi amin bậc hai thành muối amoni, các nhà hóa học nhận thấy họ có thể phản ứng các hợp chất này với olefin đầu mạch, chất oxy hóa và chất xúc tác paladi sulfoxit để tạo ra vô số amin bậc ba với nhiều nhóm chức khác nhau (ví dụ minh họa). Các nhà hóa học đã sử dụng phản ứng này để tạo ra các thuốc chống loạn thần Abilify và Semap và để chuyển đổi các loại thuốc hiện có là amin bậc hai, chẳng hạn như thuốc chống trầm cảm Prozac, thành amin bậc ba, chứng minh cách các nhà hóa học có thể tạo ra các loại thuốc mới từ các loại thuốc hiện có (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn8382).
AZAARENES ĐÃ TRẢI QUA SỰ CO RÚT CARBON
Sơ đồ minh họa quá trình chuyển hóa N-oxit quinoline thành N-acylindole.
Năm nay, các nhà hóa học đã bổ sung thêm vào kho tàng các phương pháp chỉnh sửa phân tử, đó là các phản ứng làm thay đổi cấu trúc lõi của các phân tử phức tạp. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phản ứng chuyển hóa sử dụng ánh sáng và axit để cắt bỏ một nguyên tử carbon duy nhất khỏi các azaaren sáu thành viên trong quinoline N-oxide để tạo thành N-acylindole với vòng năm thành viên (ví dụ minh họa). Phản ứng này, được phát triển bởi các nhà hóa học trong nhóm của Mark D. Levin tại Đại học Chicago, dựa trên một phản ứng liên quan đến đèn thủy ngân, phát ra nhiều bước sóng ánh sáng. Levin và các đồng nghiệp nhận thấy rằng việc sử dụng điốt phát quang phát ra ánh sáng ở bước sóng 390 nm giúp họ kiểm soát tốt hơn và cho phép họ thực hiện phản ứng một cách tổng quát đối với quinoline N-oxide. Phản ứng mới này cung cấp cho các nhà sản xuất phân tử một cách để định hình lại cấu trúc lõi của các hợp chất phức tạp và có thể giúp các nhà hóa học dược phẩm đang tìm cách mở rộng thư viện các ứng viên thuốc của họ (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abo4282).
Thời gian đăng bài: 19/12/2022