Zespół z Uniwersytetów St Andrews i Bath zidentyfikował długo poszukiwany mechanizm molekularnego przetasowania. Chodzi o reakcję przegrupowania Wittiga, znaną od lat 40. ubiegłego wieku, która teraz może stać się precyzyjnym narzędziem. Kluczem okazała się kontrola nad chiralnością, czyli molekularną „ręcznością” – cechą absolutnie fundamentalną dla działania większości współczesnych farmaceutyków.
Naukowcy przejęli kontrolę nad molekularnym przetasowaniem
Przełom polega na zrozumieniu, co dokładnie dzieje się na poziomie pojedynczych atomów. Przez lata reakcja [1,2]-Wittiga uważana była za zbyt chaotyczną. Badacze, łącząc eksperymenty laboratoryjne z zaawansowanymi symulacjami chemii kwantowej, odkryli jednak w niej ukryty porządek. Okazuje się, że specjalnie dobrany katalizator najpierw inicjuje asymetryczne przegrupowanie, które nadaje cząsteczce pożądaną chiralność, a następnie zachodzi wtórne przetasowanie, które tę cechę wiernie zachowuje.
Czytaj także: Sztuczna inteligencja odkrywa chemiczne punkty bez powrotu
To zupełnie nowe spojrzenie na stereochemię tej reakcji. Profesor Andrew Smith z Uniwersytetu St Andrews wskazuje, że odkrycie otwiera drogę do nowych, asymetrycznych transformacji opartych na mechanizmach, które dotąd uważano za nieosiągalne. Reakcja, będąca przez dziesiątki lat akademicką zagwozdką, nagle zyskała praktyczny potencjał.
Dlaczego ‘ręczność’ cząsteczek jest tak istotna
Chiralne cząsteczki to związki chemiczne występujące w dwóch formach, będących swoimi lustrzanymi odbiciami, niczym lewa i prawa dłoń. W świecie biologii ta pozornie drobna różnica ma kolosalne znaczenie. Często tylko jedna z tych form ma pożądaną aktywność terapeutyczną, podczas gdy druga może być obojętna lub wywoływać niepożądane efekty. Historia farmacji zna niestety przypadki, gdy lek zawierający niewłaściwą formę chiralną powodował poważne komplikacje zdrowotne. Dlatego umiejętność selektywnego wytwarzania tylko jednego z „lustrzanych bliźniaków” to podstawa bezpiecznej i skutecznej syntezy leków. Dotychczas reakcja przegrupowania Wittiga, ze względu na swoją nieprzewidywalność, do takich zadań się nie nadawała. Nowe odkrycie może to zmienić, oferując chemikom bardziej bezpośrednią i selektywną ścieżkę tworzenia skomplikowanych molekuł.
Czytaj także: Zaawansowana broń była wykorzystywana już 60 tysięcy lat temu. Sensacyjne odkrycie tworzy nowe ramy historii
Znaczenie tego osiągnięcia wykracza daleko poza mury uniwersyteckich laboratoriów. Przemysł farmaceutyczny, gdzie procesy badawczo-rozwojowe pochłaniają miliardy złotych, nieustannie poszukuje efektywniejszych metod syntezy. Możliwość kontrolowania stereochemii w reakcjach przegrupowania otwiera nowe, potencjalnie krótsze i czystsze ścieżki syntezy wielu złożonych związków. Dr Matthew Grayson, członek zespołu badawczego, widzi w tym szansę na przyspieszenie prac nad nowymi terapiami.
Realne oczekiwania wobec odkrycia
Choć prace brytyjskich naukowców rozwiązują fundamentalny problem chemiczny, ich komercjalizacja wymaga czasu, dodatkowych badań oraz opracowania metod skalowania procesu. Nie zmienia to faktu, że optymizm jest jak najbardziej na miejscu, gdyż zyskujemy nowe, potężne narzędzie w warsztacie syntezy organicznej. Należy jednak zachować cierpliwość i zdrowy rozsądek – prawdziwy sprawdzian tego odkrycia dopiero nadejdzie, gdy okaże się, czy równie skutecznie zadziała w syntezie konkretnych, złożonych leków, a nie tylko w modelowych reakcjach. Na razie mamy bardzo obiecujący początek, który z pewnością pobudzi nowe badania i innowacje w chemii medycznej.