Kimyagerler, Üç Boyutlu Moleküler Yapıların Işık Aracılı Sentezinde Atılım Sağladılar
Fotoğraf: Azot içeren düz bir molekül, fotokimyasal sentez yoluyla üç boyutlu bir moleküle dönüştürülür
Işık Aracılı Sentez Yoluyla Organik Kimyada Yeni Boyutlar
Son yıllarda organik ve tıbbi kimyanın ana hedefi, yeni ilaçların geliştirilmesi için üç boyutlu moleküllerin hızlı bir şekilde sentezlenmesidir. Bu ilaç adayları, ağırlıklı olarak düz moleküler yapılara kıyasla, daha yüksek etkinlik ve başarı oranları ile klinik deneylere yansıyan çeşitli gelişmiş özellikler gösterirler. Ancak, daha önceki yöntemler kullanılarak yalnızca büyük bir maliyetle üretilebilirler veya hiç üretilmeyebilirlerdi. Frank Glorius (Münster Üniversitesi) ve meslektaşları Prof.M Kevin Brown (Indiana Üniversitesi Bloomington, ABD) ve Prof. Kendall N. Houk (California Üniversitesi, Los Angeles, ABD) liderliğindeki kimyagerler şimdi dönüştürmeyi başardılar. Birkaç düz nitrojen içeren moleküller istenen üç boyutlu yapılara dönüştürülebilir. Bu bilim insanları 100’den fazla yeni örnek kullanarak, sürecin geniş uygulanabilirliğini göstermeyi başardılar. Bu çalışma şimdi Science dergisinde yayınlandı.
Işık Aracılı Enerji Transferi, Enerji Bariyerinin Üstesinden Gelir
Üç boyutlu mimarileri sentezlemenin en verimli yöntemlerinden biri, bir molekülün siklo katlama olarak bilinen diğerine eklenmesiyle olur. Bu süreçte moleküller arasında iki yeni bağ ve yeni bir halka oluşur. Aromatik sistemler için – yani düz ve özellikle kararlı halka bileşikler için bu reaksiyon, önceki yöntemlerle mümkün değildi. Böyle bir döngüsel yüklemeyi engelleyen enerji engeli, ısı uygulamasıyla bile aşılamaz. Bu nedenle, “Science” makalesinin yazarları, ışık aracılı enerji transferi yoluyla bu engelin aşılması olasılığını araştırdılar.
Frank Glorius, “Daha karmaşık, kimyasal yapılar inşa etmek için ışık enerjisini kullanma motifi de doğada bulunuyor” diye açıklıyor. “Tıpkı basit yapı taşları karbondioksit ve sudan şeker moleküllerini sentezlemek için bitkilerin fotosentezde ışığı kullanması gibi, biz de düz temel yapılardan karmaşık, üç boyutlu hedef moleküller üretmek için ışık aracılı enerji transferini kullanıyoruz.”
Farmasötik Uygulamalar İçin Yeni İlaç Adayları
Bilim adamları, yöntemin muazzam olasılıklarına işaret ediyorlar. Ekip tarafından Science makalesinde sunulan yeni, alışılmadık yapısal motifler, tıbbi kimyagerlerin yeni ilaç arayışlarında dikkate alabilecekleri molekül yelpazesini önemli ölçüde genişletecektir. Örneğin, nitrojen içeren ve kinolinler gibi farmasötiklerle oldukça ilgili olan temel yapı taşları, bunlar seçicilik ve reaktivite sorunları nedeniyle nadiren kullanılan izokinolinler ve kinazolinlerdir. Işık aracılı enerji transferi yoluyla, yeni üç boyutlu ilaç adayları veya bunların omurgalarını elde etmek için artık çok çeşitli yapısal olarak farklı alkenlerle birleştirilebilirler. Kimyagerler ayrıca bu sentezlenmiş omurgaların daha ileri işlenmesi için çeşitli yenilikçi dönüşümler gösterdiler ve uzmanlıklarını farmasötik uygulamaların önünü açmak için kullandılar. Yöntemin büyük pratikliği ve gerekli başlangıç malzemelerinin mevcudiyeti, teknolojinin gelecekteki kullanımı için çok önemlidir, kullanılan moleküller ticari olarak düşük maliyette ve üretimi kolaydır. Jiajia Ma, “Bu keşfin yeni tıbbi ajanların geliştirilmesinde yeni bir ivme sağlayacağını ve ayrıca disiplinler arası bir şekilde uygulanacağını ve daha fazla araştırılacağını umuyoruz,” diye açıklıyor ayrıca ekliyor: “Bilimsel atılımımız, bitki koruma maddelerinin ve daha fazlasının keşfedilmesinde de büyük önem kazanabilir.”
Deneysel ve Hesaplamalı Kimyanın Sinerjisi
Çalışmanın bir başka özelliği, Bilim adamları, ilk kez üretilen moleküllerin reaksiyon mekanizmasını ve tam yapısını sadece analitik ve deneysel olarak değil, aynı zamanda hesaplamalı kimya yoluyla da açıkladılar. Bu tepkilerin nasıl çalıştığını ve neden çok seçici olduğunu gösterebildiler. Şu anda Ohio’daki Oberlin Koleji’nde profesör olan Shuming Chen, “Bu çalışma, deneysel ve hesaplamalı teorik kimyanın sinerjisinin en iyi örneğidir” diyor. Kendall Houk, “Ayrıntılı mekanik açıklamamız ve reaktivite kavramlarını anlamamız, bilim insanlarının tamamlayıcı yöntemler geliştirmelerine ve öğrendiklerimizi gelecekte daha verimli sentetik rotalar tasarlamak için kullanmalarına olanak tanıyacak” diye ekliyor.
Kaynak: scitechdaily.com