Zespół naukowców z Instytutu Chemii Organicznej PAN w Warszawie opracował unikalną metodę przeprowadzenia niezwykle trudnych do uskutecznienia reakcji chemicznych, w których tzw. naprężone reagenty udało się przekształcić w rodniki alkilowe. Sukces ten był możliwy, dzięki zastosowaniu, jako katalizatora reakcji, pochodnej witaminy B12 oraz zaprzężeniu do pomocy energii świetlnej.
Wyniki eksperymentów, prowadzonych w ramach projektu TEAM, finansowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej, zostały właśnie opublikowane w prestiżowym czasopiśmie naukowym Journal of American Chemical Society (IF ~14). Osiągnięcie zespołu kierowanego przez prof. Dorotę Gryko otwiera zupełnie nowe możliwości prowadzenia syntez związków organicznych w laboratoriach farmaceutycznych: naukowcy przewidują, że dzięki temu możliwe będzie opracowanie nowych metod projektowania i produkcji innowacyjnych leków.
O co dokładnie chodzi w odkryciu polskich chemików? W przypadku niektórych reakcji chemicznych ich zajście jest mocno utrudnione ze względu na tzw. napięcie sferyczne (lub mówiąc inaczej – przestrzenne) reagentów. Oznacza to, że rozmiar lub ułożenie grup funkcyjnych w reagujących cząsteczkach uniemożliwiają zajście reakcji, np. z powodu braku dostępu atakującego indywidum chemicznego do potencjalnego miejsca aktywnego. W takich sytuacjach pomocne bywa zastosowanie katalizatora. Katalizator jest substancją, która zmienia mechanizm reakcji i niejako pośredniczy pomiędzy reagentami. W trakcie reakcji przebiegającej z udziałem katalizatora powstaje kompleks przejściowy katalizator-substrat, który ulega dalszym reakcjom, czego efektem końcowym jest przereagowanie ze sobą obu substratów i odtworzenie katalizatora.
Obecnie w przemysłowej produkcji związków organicznych (m.in. na potrzeby branży chemicznej i farmaceutycznej) stosowane są zazwyczaj toksyczne katalizatory, np. metale ciężkie. Efektem tego jest postępujące zanieczyszczenie środowiska, prowadzące do nieodwracalnych zmian w wodzie, powietrzu, glebie i roślinności. Celem projektu realizowanego w IChO PAN jest zastąpienie toksycznych katalizatorów – nietoksyczną witaminą B12 lub jej pochodnymi. Koncepcja prowadzenia reakcji katalizowanych witaminą B12 wywodzi się z obserwacji procesów enzymatycznych zachodzących w komórkach ssaków. W procesach tych różne formy witaminy B12 (metylokobalamina i adenozylokobalamina) pełnią rolę koenzymów w bardzo wielu, reakcjach, np. izomeryzacji, metylowania czy dehalogenowania różnych związków organicznych. To właśnie dlatego witamina B12 uczestniczy w organizmie w przemianach zarówno białek, węglowodanów, jak i tłuszczy, jest także niezbędna m.in. do produkcji czerwonych krwinek, neuroprzekaźników i otoczki mielinowej osłaniającej nerwy.
Unikatowe reakcje przeprowadzone przez naukowców z zespołu prof. Doroty Gryko były nie tylko katalizowane przez pochodne witaminy B12, ale także wykorzystywane w nich było, jako źródło energii, światło, co daje nadzieję na zmniejszenie kosztownej i szkodliwej dla środowiska eksploatacji nieodnawialnych źródeł energii.
– Jesteśmy na dobrej drodze do opracowania ogólnej i prostej metody, która będzie stanowić podstawę do syntezy wartościowych związków chemicznych z użyciem naturalnej witaminy B12, jako wydajnego katalizatora, oraz światła jako darmowego i niewyczerpywalnego źródła energii. Podejście takie pozwoli na wyeliminowanie niektórych toksycznych katalizatorów, w tym metali ciężkich, z chemicznych procesów przemysłowych, czyniąc je bardziej bezpiecznymi i przyjaznymi dla środowiska – podkreśla prof. Dorota Gryko.
źródło: FNP