Os químicos da Rice University querem fazer uma observação:os átomos de nitrogênio são para quadrados.

Os nitrogênios são o ponto. Os quadrados são as molduras que os contêm. Essas moléculas são chamadas de azetidinas, e podem ser usados ​​como blocos de construção no design de medicamentos.

O laboratório de arroz do químico László Kürti introduziu suas azetidinas em um Angewandte Chemie papel. O objetivo do laboratório é estabelecer uma biblioteca de suportes para design farmacêutico por meio da síntese simples de uma classe de moléculas que antes eram difíceis de encontrar na natureza e muito difíceis de copiar.

As azetidinas já aparecem em diversos medicamentos e são componentes promissores no desenvolvimento de tratamentos para doenças neurológicas como o mal de Parkinson, Síndrome de Tourette e transtorno de déficit de atenção, de acordo com os pesquisadores.

Portanto, há valor em fazer um rápido, rota sintética barata para azetidinas com átomos de nitrogênio desprotegidos chamados NH-azetidinas - NH para nitrogênio e hidrogênio - que foram encontrados pela primeira vez em vários tipos de esponjas do mar do Pacífico e mais recentemente foram produzidos em árduos processos de laboratório.

Os alunos de pós-graduação da Rice, Nicole Behnke e Kaitlyn Lovato, principais autores do artigo, aprendi rapidamente por que existem tão poucas referências a NH-azetidinas sintéticas na literatura científica.

Foram necessários mais de 250 experimentos para que os alunos otimizassem seu processo, que leva cerca de 24 horas, incluindo a purificação do produto. As moléculas de azetidina vêm em muitas configurações, mas todos eles compartilham o motivo quadrado, um "anel" de quatro átomos que contém um átomo de nitrogênio e três átomos de carbono. Este anel é heterocíclico, ou seja, ele contém pelo menos dois elementos diferentes.

Kürti observou que o anel quadrado está sempre conectado a outro anel por meio de um átomo de carbono compartilhado, uma estrutura chamada espiro azetidina. Desta maneira, os dois anéis são perpendiculares entre si, isolar ainda mais o nitrogênio altamente reativo para acesso por químicos. O nitrogênio nas variações do laboratório do Rice eram frequentemente, embora nem sempre, emparelhado com um átomo de hidrogênio "cap" que ainda permite que o nitrogênio reaja com agentes externos.

"Dr. Kürti foi inspirado pelo mecanismo de um processo sintético chamado de reação de Kulinkovich, que é usado para fazer anéis totalmente de carbono de três membros, chamados ciclopropanos, que têm o heteroátomo (o nitrogênio ou oxigênio) do lado de fora, "Disse Lovato.

"Assim que começamos a pensar em fazer azetidinas de quatro membros, descobrimos que a maioria deles não tinha as estruturas NH, "disse ela." Os métodos sintéticos conhecidos produzem predominantemente azetidinas nas quais o átomo de nitrogênio do anel está conectado a um carbono fora do anel, mas a conectividade do NH era difícil de acessar diretamente. Se houver carbono lá, o nitrogênio é considerado protegido, mas ter o hidrogênio lá o deixa livre para se envolver em outras reações. "

"Depois de fazer este heterociclo NH, você tem a flexibilidade de colocar o que quiser no nitrogênio, "Kürti disse." Ou deixar como está. "

Um reagente de titânio acabou sendo um intermediário fundamental na reação química, permitindo que ele prossiga rapidamente. "Este complexo de metal medeia a transformação geral, e é muito bom porque o titânio não é tóxico e é muito abundante, " ele disse.

"Está disponível comercialmente e é barato, "Behnke disse." Se não tivermos o titânio adicionado ao frasco, a reação não funciona. "

A equipe do Rice não patenteou o processo, Disse Kürti. "A realidade é que os químicos orgânicos sintéticos na academia podem contribuir muito para as ciências biomédicas e a descoberta de medicamentos farmacêuticos quando desenvolvemos um novo mecanismo ou reação, " ele disse.

"As empresas de biotecnologia e farmacêutica podem usar os produtos dessas reações para construir bibliotecas de compostos estruturalmente diversificados e testá-los rapidamente para atividades biológicas em relação a diferentes linhas de células cancerosas, patógenos ou outras vias bioquímicas de doenças importantes para as quais eles têm ensaios, "Kürti disse." Assim que eles tiverem acesso a novas estruturas centrais como essas espiro azetidinas, cabe aos químicos médicos decidir quais as diversas funcionalidades que desejam adicionar. "

Muhammed Yousufuddin, professor de química na University of North Texas em Dallas, é co-autor do artigo. Kürti é professor associado de química.

Rice University, os Institutos Nacionais de Saúde, a National Science Foundation (NSF), a Fundação Robert A. Welch, o prêmio Amgen Young Investigators, o Biotage Young Principal Investigator Award e uma NSF Graduate Research Fellowship apoiaram a pesquisa.