Neue Wege in der Medikamentenentwicklung: Chemiker nutzen sichtbares Licht zur Herstellung stabiler Azetidine

BerlinChemiker der Universität Michigan haben eine neue Methode zur Herstellung von Azetidinen mithilfe von sichtbarem Licht entdeckt. Azetidine sind wichtige Verbindungen für die Arzneimittelherstellung, da sie sehr stabil sind. Das Forschungsteam unter der Leitung der Chemikerin Corinna Schindler hat seine Ergebnisse im Fachjournal Science veröffentlicht. Diese neue Methode ist sicherer und einfacher als die bisherigen Techniken.

Azetidine sind stickstoffhaltige chemische Strukturen, die in etwa 60% der Arzneimittel vorkommen. Diese Strukturen enthalten Ringe, die mindestens ein Stickstoffatom umfassen. Die häufigsten Formen besitzen fünf oder sechs Atome im Ring. Allerdings sind diese Ringe nicht sehr stabil und können im Körper zerfallen, was die Wirksamkeit des Medikaments verringert.

Schindlers Team schlägt den Einsatz von monocyclischen Azetidinen vor, die über eine stabile Viergliedrig-Ringstruktur verfügen. Die Herstellung von Azetidinen ist jedoch schwierig. Die Hauptreaktionen sind entweder nicht vielseitig genug oder führen nur zu bestimmten Arten von Azetidinen. Verschiedene Typen werden jedoch für die Entwicklung verschiedener Medikamente benötigt.

Die Forscher nutzten eine [2+2]-Cycloaddition, um monocyclische Azetidine herzustellen. Diese Methode erfordert Licht, um Atome oder Moleküle für die Reaktion zu aktivieren. Acyclische Iminen und Alkene dienten als Ausgangsmaterialien, da sie leicht variierbar sind und verschiedene Produkte ermöglichen.

Was ihre Methode besonders macht:

• Verwendet sichtbares Licht, das sicherer ist als UV-Licht
• Nutzt einen Photokatalysator, um den angeregten Zustand zu erreichen
• Ermöglicht die Variation von Iminen und Alkenen für eine breite Produktpalette

Emily Wearing, die Hauptautorin, erklärt, dass die Verwendung von sichtbarem Licht sicherer und einfacher ist als die Verwendung von UV-Licht. Die neue Methode kombiniert sichtbares Licht mit speziellen Iminen und Alkenen, um die Reaktion zu verbessern. Hierbei wird die Aza-Paternò-Büchi-Reaktion eingesetzt, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

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Das Team arbeitete mit der MIT-Forscherin Heather Kulik zusammen, um eine rechnergestützte Analyse durchzuführen. Kuliks Labor fand heraus, dass bestimmte Imine und Alkene die Reaktionsschwierigkeit verringern. Zudem identifizierten sie die Faktoren, die zu hohen Ausbeuten an Azetidinen führen.

Die Methode wurde von der Doktorandin Seren Parikh und dem Postdoktoranden Yu-Cheng Yeh getestet. Sie bewiesen, dass sie bei verschiedenen Imin- und Alkenverbindungen funktioniert. Dabei stellten sie sechs biologisch relevante Azetidinverbindungen her. Beispiele sind das Anbringen eines Azetidins an ein Estrogen-Derivat und die Synthese von Analoga des gegen Tumorzellen toxischen Penaresidin B. Dies markiert das erste Mal, dass Penaresidin B mittels [2+2]-Cycloaddition vollständig synthetisiert wurde.

Das Verständnis dieser Reaktion ist entscheidend für die Entwicklung ähnlicher Reaktionen in der Zukunft. Schindler ist der Meinung, dass dieser Ansatz einen klaren Plan für die Schaffung neuer Reaktionen bietet. Forscher können nun Bausteine erhalten, die zuvor schwer zu beschaffen waren.

Die Entdeckung ermöglicht eine neue, einfachere und sicherere Methode zur Herstellung von Azetidinen, die für die Produktion verschiedener Arzneimittel wichtig sind. Pharmaunternehmen können diese Methode nun für die Herstellung unterschiedlicher Medikamente nutzen.

Das Team der Universität Michigan hat eine sicherere Methode entwickelt, um mit sichtbarem Licht stabile Azetidinverbindungen herzustellen. Ihre Arbeit könnte die Arzneimittelentwicklung erheblich verbessern, indem sie diese schneller und flexibler macht.