Los químicos de la Universidad de Rice quieren hacer un punto: los átomos de nitrógeno son para cuadrados.
Los nitrógenos son el punto. Los cuadrados son los marcos que los transportan. Estas moléculas se llaman azetidinas, y pueden usarse como bloques de construcción en el diseño de fármacos.
El laboratorio de arroz del químico László Kürti introdujo sus azetidinas en un Angewandte Chemie papel. El objetivo del laboratorio es establecer una biblioteca de andamios para el diseño farmacéutico a través de la síntesis simple de una clase de moléculas que antes eran difíciles de encontrar en la naturaleza y muy difíciles de copiar.
Las azetidinas ya aparecen en varios medicamentos y son componentes prometedores en el desarrollo de tratamientos para enfermedades neurológicas como la enfermedad de Parkinson, el síndrome de Tourette y el trastorno por déficit de atención, según los investigadores.
Por lo tanto, es valioso hacer una ruta sintética rápida y económica a las azetidinas con átomos de nitrógeno desprotegidos llamados NH-azetidinas, NH para nitrógeno e hidrógeno, que se encontraron por primera vez en varios tipos de esponjas marinas del Pacífico y se han fabricado más recientemente enarduos procesos de laboratorio.
Los estudiantes graduados de Rice Nicole Behnke y Kaitlyn Lovato, autores principales del artículo, rápidamente aprendieron por qué hay tan pocas referencias a las azetidinas NH sintéticas en la literatura científica.
Se requirieron más de 250 experimentos para que los estudiantes optimizaran su proceso, lo que lleva aproximadamente 24 horas, incluida la purificación del producto. Las moléculas de azetidina vienen en muchas configuraciones, pero todas comparten el motivo cuadrado, un "anillo" de cuatro átomos que contieneun átomo de nitrógeno y tres átomos de carbono. Este anillo es heterocíclico, es decir, contiene al menos dos elementos diferentes.
Kürti señaló que el anillo cuadrado siempre está conectado a otro anillo a través de un átomo de carbono compartido, una estructura llamada espiro azetidina. De esta forma, los dos anillos son perpendiculares entre sí, aislando aún más el nitrógeno altamente reactivo para el acceso de los químicos.El nitrógeno en las variaciones del laboratorio de Rice a menudo, aunque no siempre, se combina con una "tapa" de átomos de hidrógeno que aún permite que el nitrógeno reaccione con agentes externos.
"El Dr. Kürti se inspiró en el mecanismo de un proceso sintético llamado reacción de Kulinkovich, que se usa para fabricar anillos de tres miembros de carbono, llamados ciclopropanos, que tienen el heteroátomo el nitrógeno o el oxígeno en el exterior,"Dijo Lovato
"Una vez que comenzamos a estudiar la fabricación de azetidinas de cuatro miembros, descubrimos que la mayoría de ellas no tenían las estructuras NH", dijo. "Los métodos sintéticos conocidos producen predominantemente azetidinas en las que el átomo de nitrógeno del anillo está conectado a uncarbono fuera del anillo, pero la conectividad NH fue difícil de acceder directamente. Si hay un carbono allí, el nitrógeno se considera protegido, pero tener el hidrógeno allí lo deja libre para participar en otras reacciones ".
"Una vez que haces este heterociclo NH, tienes la flexibilidad de poner lo que quieras en el nitrógeno", dijo Kürti, "o dejarlo como está".
Un reactivo de titanio resultó ser un intermediario clave en la reacción química, lo que le permitió proceder rápidamente. "Este complejo de metal media la transformación general, y es muy bueno porque el titanio no es tóxico y es muy abundante", dijo.
"Está disponible comercialmente y es barato", dijo Behnke. "Si no tenemos el titanio agregado al matraz, la reacción no funciona".
El equipo de Rice no patentó el proceso, dijo Kürti. "La realidad es que los químicos orgánicos sintéticos en la academia pueden contribuir mucho a las ciencias biomédicas y al descubrimiento de fármacos farmacéuticos cuando desarrollamos un nuevo mecanismo o reacción", dijo.
"Las compañías biotecnológicas y farmacéuticas pueden usar los productos de estas reacciones para construir bibliotecas de compuestos estructuralmente diversos y evaluarlos rápidamente para detectar actividades biológicas hacia diferentes líneas celulares de cáncer, patógenos u otras vías bioquímicas de enfermedades importantes para las que tienen ensayos", dijo Kürti ".Una vez que tienen acceso a nuevas estructuras centrales como estas espiro azetidinas, corresponde a los químicos médicos decidir qué diversas funcionalidades desean agregar ".
Muhammed Yousufuddin, profesor de química en la Universidad del Norte de Texas en Dallas, es coautor del artículo. Kürti es profesor asociado de química.
La Universidad de Rice, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias NSF, la Fundación Robert A. Welch, el Premio Amgen Young Investigators, el Premio Biotage Young Investigador Principal y una Beca de Investigación de Graduados de NSF apoyaron la investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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