Gündem

Azot silme, organik sentez için yeni bir strateji sunar

0

Bir kağıt içinde Doğa, Kennedy ve diğerleri.1 nitrojen atomlarının organik moleküllerden ‘silindiği’ moleküler düzenleme için bir strateji bildirir. Moleküllere atom eklemek yerine silme fikri, kimyagerlerin genellikle organik moleküller yapma konusundaki düşünme biçimine ters düşüyor (birkaç önemli istisna dışında; bakınız ref. 2, örneğin). Ancak yazarların tepkileri, bu tür bir sentezin planlanma şeklini önemli ölçüde değiştirebilir.

Kimyagerler, yeterli zaman ve kaynaklar verildiğinde hemen hemen her küçük organik molekülü sentezleyebilecekleri fikrinden büyük gurur duyarlar. Bu tür çabalar, ilaçlar, polimerler ve zirai kimyasallar gibi muazzam toplumsal değeri olan birçok teknolojinin temelini oluşturmaktadır. Bu uygulamalar için gerekli olan molekül yelpazesini yapmak için, kimyagerler, genellikle mükemmel seçicilikle belirli kimyasal değişiklikleri destekleyen bir dizi yöntemle donanmışlardır.

Ayrıca her gün sayısız kimyasal sentez yöntemi keşfedilmekte ve yayınlanmaktadır. Çoğu, mevcut yöntemlerde nispeten küçük, pratik değişiklikleri veya bilinen reaksiyon türleri kapsamındaki mütevazı gelişmeleri içerir. Bu ilerlemeler önemlidir – aşamalı iyileştirmeler bilimsel ilerleme için çok önemlidir. Bununla birlikte, daha geniş kapsamlı sonuçları olan yöntemler zaman zaman ortaya çıkar. Kennedy ve meslektaşlarının kimyası böyle bir örnektir. Nedenini açıklamak için, retrosentetik analiz olarak bilinen bir işlemi kullanarak kimyasal sentezlerin genellikle nasıl tasarlandığını düşünelim.3,4.

Retrosentetik analizde kimyager, hedef molekülün kimyasal yapısını göz önünde bulundurarak işe başlar ve ardından hedef moleküldeki bireysel bağları zihinsel olarak ‘ayırarak’ geriye doğru çalışır – fikir, onu daha küçük ve daha basit kimyasal parçalara bölmektir. Daha sonra, parçalardan hedefe geri giden bir dizi reaksiyonun ters sırayla çalışılmasıyla sentetik bir rota tasarlanır. Tipik olarak, herhangi bir hedef molekülün bağlantısını kesmenin birden fazla olası yolu vardır, ancak önemli bir husus, ileri kimyasal sentezdeki her adımın bilinen bir kimya türü veya geliştirilebilecek bir reaksiyon olması gerektiğidir. Bu nedenle kimyagerler tipik olarak ortak moleküler motifler için denenmiş ve test edilmiş bağlantı kesmelerine güvenirler, çünkü bu genellikle ileri sentezin üretken olmasını sağlar.

Yerleşik kimya kullanılarak hangi bağların koparılabileceği (veya kesilemeyeceği) bilgisi ve bu bilgiyi sistematik olarak uygulama yeteneği çok önemlidir. Ancak sentezin büyük bir yaratıcı yönü de vardır; gerçekten de, en iyi sentezlerin çoğunun bilim ve sanat arasındaki sınır çizgisinde olduğu söyleniyor.5. Eşdeğer ileri tepki için sentetik yöntemlerin bulunmadığı bir bağlantının kesilmesini önermek ilham ve yaratıcılık gerektirir ve gerekli yöntemlerin daha sonra geliştirilmesi zordur. Ancak kimyagerler her zaman bu tür zorluklara çekilecektir.69çünkü önceden imkansız olduğu düşünülen sentez stratejileri geliştiriyorlar.

Bu tam olarak Kennedy’nin ve diğerleri. başardık. Kolayca erişilebilen başlangıç ​​malzemelerinden tek nitrojen atomlarını eksize ederek zorlu moleküler hedeflerin yapılmasını sağlayan bir reaksiyon bildirirler (Şekil 1). Yazarlar, reaksiyonu ilerletmek için, mekanizması benzeri görülmemiş bir moleküler yeniden düzenlemeyi içeren yeni, kolayca hazırlanmış bir kimyasal reaktif geliştirdiler: bir reaksiyon ara maddesinden bir nitrojen molekülü kaybolur ve yeni bir karbon oluşturmak için birleşen yüksek derecede reaktif iki serbest radikal üretir. karbon (C – C) bağı (kağıdın Şekil 1b’sine bakın)1).

Şekil 1

Şekil 1 | Azot delesyon reaksiyonları. a, Kennedy et al.1 Nitrojen atomlarını ikincil aminler olarak bilinen bileşiklerden uzaklaştıran, böylece organik molekülleri sentezlemek için yeni bir yol sağlayan, kolayca hazırlanan bir reaktifi bildirir. Reaksiyon, üründe kırmızıyla gösterilen karbon-karbon bağını üretir. Mavi daireler, çeşitli kimyasal grupları temsil eder. bYazarlar, reaksiyonların bir antikanser ilaç olan pemetreksed de dahil olmak üzere bir dizi bileşiği yapmak için kullanılabileceğini gösterdiler.

Oxford İngilizce Sözlüğü, “sentezi” “bağlantılı bir bütün oluşturmak için bileşenlerin veya öğelerin kombinasyonu” olarak tanımlar – yani atomları eklemek yerine silmek, bu amaca ters etki yapmaz mı? Kennedy ve meslektaşlarının stratejisinin değeri, nitrojen içeren başlangıç ​​materyallerinin üretilmesinin veya ticari olarak kaynaklanmasının nitrojen içermeyen analog moleküllerden çok daha kolay olması gerçeğinde yatmaktadır. Kimyagerler bu nedenle, bir nitrojen atomu içeren ara maddeler yaparak ve daha sonra onu kaldırarak sentezlerini basitleştirebilirler. Bu, bir gökdelenin inşasına iskele yardımcı olmasına benzer, ancak ana yapı inşa edildikten sonra kaldırılır. Özellikle, nitrojenin uzaklaştırılması, molekülün moleküler iskeletini temelden değiştirir, çünkü bir iç atom kaybolur.1013; bu, molekülün çevresinde daha az sert değişiklikler yapmaya odaklanan diğer birçok moleküler düzenleme stratejisiyle çelişir.

Kennedy ve meslektaşlarının sentetik stratejisinin pratik bir avantajı, genellikle pahalı veya toksik metal reaktifler gerektiren birçok yerleşik C-C bağ oluşturma yöntemiyle ilişkili maliyetleri ve güvenlik sorunlarını azaltmasıdır. Yazarlar ayrıca, kimyasallarının ticari olarak mevcut ilaçlardan ve doğal ürünlerden nitrojeni silebileceğini ve bu nedenle yeni biyolojik olarak aktif bileşikler oluşturmak için kullanılabileceğini de gösterdiler.

Bekleneceği gibi, reaksiyonlar incelenen her durumda eşit derecede iyi çalışmaz: Yazarlar, başlangıç ​​molekülünün nitrojen ekstrüde edildiğinde oluşan reaktif türleri stabilize eden özelliklere sahip olduğu zaman reaksiyon verimlerinin tipik olarak daha yüksek olduğunu kabul ederler. Bununla birlikte, reaksiyonun mevcut kapsamı, geniş çapta benimseneceğini önermek için kolayca yeterlidir. Mevcut sınırlamalarına yönelik iyileştirmelerin ortaya çıkması muhtemeldir.

Kennedy ve meslektaşlarının kimyası kullanılarak yapılan moleküller, ilaç keşfinin ötesinde, büyük ölçüde kimyasal sentez için verimli yöntemlerin mevcudiyetine dayanan uygulamalı alanlarda ilerlemeleri ve teknolojileri teşvik etmeye yardımcı olabilir. Nitrojen silme stratejisi, uzun süredir devam eden bir hayalin gerçekleşmesini de sağlayabilir: senteze yardımcı olan moleküler özelliklerin hiçbir kanıtının ürünlerde kalmadığı, gerçekten ‘izsiz’ reaksiyonların geliştirilmesi. Azot delesyonu, moleküler makineler veya ısıya dirençli elektronik cihazlar için elastik veya kendi kendini iyileştirebilen polimerler gibi nitrojen atomlarının varlığının işlevine zarar verebileceği gelişmiş malzemelerin izsiz sentezi için özellikle yararlı olabilir. Silinen nitrojen atomlarının oynadığı rol, nihai olarak bu uygulamalarda kullanılan moleküllerde her zaman belirgin olmasa da, atomların malzemelerin sentezini sağlamadaki etkisi dönüştürücü olabilir.

Profesör

Sinirsel arayüz düşünceleri yazıya çevirir

Previous article

İyi sunum becerileri kariyerlere ve bilime fayda sağlar

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Gündem