올해 화학자들이 화합물을 합성한 세 가지 흥미로운 방법
베서니 핼포드 지음
진화된 효소가 바이아릴 결합을 형성했습니다
효소 촉매에 의한 바이아릴 커플링 반응을 나타내는 모식도.
화학자들은 단일 결합으로 연결된 아릴기를 특징으로 하는 바이아릴 분자를 키랄 리간드, 재료 구성 요소 및 의약품으로 사용합니다. 그러나 스즈키 반응이나 네기시 교차 결합과 같은 금속 촉매 반응을 이용하여 바이아릴 구조를 합성하려면 일반적으로 결합 파트너를 만들기 위해 여러 단계의 합성 과정이 필요합니다. 더욱이 이러한 금속 촉매 반응은 부피가 큰 바이아릴을 합성할 때 어려움을 겪습니다. 효소의 반응 촉매 능력에서 영감을 얻어 미시간 대학교의 앨리슨 RH 나라얀이 이끄는 연구팀은 방향족 탄소-수소 결합의 산화적 결합을 통해 바이아릴 분자를 합성하는 시토크롬 P450 효소를 유전자 진화법을 이용하여 개발했습니다. 이 효소는 방향족 분자를 결합하여 회전이 제한된 결합을 중심으로 하나의 입체 이성질체를 생성합니다(그림 참조). 연구진은 이러한 생촉매적 접근 방식이 바이아릴 결합을 만드는 데 있어 핵심적인 변환 방법이 될 수 있다고 생각한다(Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-021-04365-7).
3차 아민을 만드는 레시피에는 소금이 약간 들어갑니다.
이 도식은 2차 아민으로부터 3차 아민을 생성하는 반응을 보여줍니다.
전자를 많이 필요로 하는 금속 촉매와 전자를 많이 필요로 하는 아민을 혼합하면 일반적으로 촉매가 파괴되므로 금속 시약을 사용하여 2차 아민으로부터 3차 아민을 합성할 수 없습니다. 일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스의 M. 크리스티나 화이트 교수와 동료 연구진은 반응물에 염분을 첨가하면 이 문제를 해결할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 2차 아민을 암모늄염으로 변환함으로써, 이 화합물을 말단 올레핀, 산화제, 그리고 팔라듐 설폭사이드 촉매와 반응시켜 다양한 작용기를 가진 수많은 3차 아민을 생성할 수 있다는 것을 발견했습니다(예시 그림 참조). 화학자들은 이 반응을 이용하여 항정신병 약물인 아빌리파이와 세마프를 만들고, 항우울제인 프로작과 같은 2차 아민인 기존 약물을 3차 아민으로 변환하여, 화학자들이 기존 약물로부터 새로운 약물을 만들어낼 수 있는 방법을 보여주었습니다(Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn8382).
아자렌은 탄소 수축을 겪었습니다.
이 모식도는 퀴놀린 N-산화물이 N-아실인돌로 변환되는 과정을 보여줍니다.
올해 화학자들은 복잡한 분자의 핵심 구조를 변형시키는 반응인 분자 편집 분야에 새로운 기술을 추가했습니다. 한 예로, 연구진은 빛과 산을 이용하여 퀴놀린 N-산화물의 6원자 고리 아자아렌에서 탄소 하나를 제거하여 5원자 고리를 가진 N-아실인돌을 생성하는 변환 반응을 개발했습니다(그림 참조). 시카고 대학교의 마크 D. 레빈 연구팀이 개발한 이 반응은 여러 파장의 빛을 방출하는 수은 램프를 이용한 반응에 기반합니다. 레빈 연구팀은 390nm 파장의 빛을 방출하는 발광 다이오드를 사용함으로써 반응 제어력을 향상시키고 퀴놀린 N-산화물에 대한 일반적인 반응으로 확장할 수 있음을 발견했습니다. 이 새로운 반응은 분자 설계자들에게 복잡한 화합물의 핵심 구조를 재구성할 수 있는 방법을 제공하며, 신약 후보 물질 라이브러리를 확장하고자 하는 의약 화학자들에게 도움이 될 수 있습니다(Science 2022, DOI: 10.1126/science.abo4282).
게시 시간: 2022년 12월 19일