Her­stel­lung von Phar­ma­zeu­ti­ka durch Entsymmetrisierung

Iri­di­um-kata­ly­sier­te Hydrie­rung, um Natur­stof­fe aus Pflan­zen und Insek­ten herzustellen

Ent­schei­dend für die Kos­ten bei der Syn­the­se von Phar­ma­zeu­ti­ka ist es, wie vie­le Abfall­stof­fe ent­ste­hen. Ein For­schungs­team hat nun einen Kata­ly­sa­tor gefun­den, mit dem die Anla­ge­rung von Was­ser­stoff an Koh­len­stoff-Koh­len­stoff-Bin­dun­gen mit außer­or­dent­lich hoher Genau­ig­keit mög­lich ist. In der Zeit­schrift Ange­wand­te Che­mie beschrei­ben die Autor:innen die Reak­ti­on als hilf­rei­chen Teil­schritt bei der Her­stel­lung von kom­pli­zier­ten Natur­stof­fen wie z.B. Pheromonen.
Die Natur hat ein Arse­nal von Natur­stof­fen ent­wi­ckelt, und vie­le davon erwie­sen sich als wirk­sa­me Arz­nei­mit­tel. Zum Bei­spiel haben pflanz­li­che Natur­stof­fe wie Poly­ket­i­de und Phe­ro­mo­ne ein gro­ßes Poten­zi­al als Anti­tu­mor­me­di­ka­men­te und Anti­bio­ti­ka. Vie­le phar­ma­zeu­tisch akti­ve Sub­stan­zen sind nur in einer von zwei Kon­fi­gu­ra­tio­nen wirk­sam (in der ande­ren kön­nen sie sogar schäd­lich sein). Um das rich­ti­ge Pro­dukt zu erzeu­gen, müs­sen ent­we­der Umwe­ge in Kauf genom­men wer­den, also zum Bei­spiel bei­de Mög­lich­kei­ten syn­the­ti­sie­ren und eine davon ver­wer­fen, oder mit einem geeig­ne­ten Kata­ly­sa­tor gezielt nur eine Ver­si­on her­ge­stellt werden.
Pher G. Anders­son und sein Team von der Uni­ver­si­tät Stock­holm haben ent­deckt, dass ein Kata­ly­sa­tor aus dem Schwer­me­tall Iri­di­um und orga­ni­schen Phos­phor-Stick­stoff-Ein­hei­ten sehr wir­kungs­voll sym­me­tri­sche orga­ni­sche Ver­bin­dun­gen hydriert. Eine Hydrie­rung ist die Anla­ge­rung von Was­ser­stoff an unge­sät­tig­te Koh­len­stoff-Koh­len­stoff-Bin­dun­gen. Die Reak­ti­on gilt als beson­ders öko­no­misch, da kei­ne Neben­pro­duk­te ent­ste­hen, aber auch als beson­ders kri­tisch, weil sich im Moment der Hydrie­rung die Kon­fi­gu­ra­ti­on, also die Hän­dig­keit des Pro­dukts entscheidet.
Sym­me­tri­sche unge­sät­tig­te Ver­bin­dun­gen sind häu­fig Vor­stu­fen für Poly­ket­i­de und phe­ro­mon­ar­ti­ge Natur­stof­fe. Mit dem Iri­di­um­ka­ta­ly­sa­tor war es nun mög­lich, gezielt eine der sym­me­tri­schen Koh­len­stoff-Koh­len­stoff-Bin­dun­gen zu hydrie­ren. „Die Metho­de ist das ers­te Bei­spiel für eine iri­di­um­ka­ta­ly­sier­te hydrie­ren­de Ent­sym­me­tri­sie­rung von Die­nen“, schrei­ben die Autor:innen. Wie hilf­reich die neue Metho­de sein kann, demons­trier­ten sie an Dut­zen­den von Vor­sub­stan­zen, die sie fast neben­pro­dukt­frei zu den gewünsch­ten Pro­duk­ten umsetzten.
Wich­tig war dabei die Ziel­kon­fi­gu­ra­ti­on an der Sauer­stoff­grup­pe in der Nach­bar­schaft einer unge­sät­tig­ten Bin­dung. Die­se soge­nann­ten ally­li­schen Car­bi­no­le kom­men häu­fig in Natur­stof­fen vor. Ande­re ent­hal­ten Stick­stoff­grup­pen, die soge­nann­ten ally­li­schen Car­b­a­mi­ne. Ob Stick­stoff oder Sauer­stoff, in bei­den Fäl­len sorg­te der Iri­di­um­ka­ta­ly­sa­tor für die rich­ti­ge Kon­fi­gu­ra­ti­on, schrei­ben die Autor:innen. Ein wei­te­res, häu­fi­ges Struk­tur­mo­tiv von Natur­stof­fen sind Lac­to­ne. Auch hier mach­te der Iri­di­um­ka­ta­ly­sa­tor eine gute Figur, und die For­schen­den konn­ten eine ein­fa­che Syn­the­se­rou­te durch hydrie­ren­de Ent­sym­me­tri­sie­rung finden.
Mit der neu­en Metho­de syn­the­ti­sier­ten die Autor:innen zwei Natur­stof­fe voll­stän­dig, zum einen die Zara­go­zasäu­re, ein aus Pil­zen gewon­ne­nes Poly­ketid, und zum ande­ren das Amei­sen­phe­ro­mon Invic­to­lid. Durch die hohe Selek­ti­vi­tät und die durch­weg fast voll­stän­di­ge Bevor­zu­gung von einer Kon­fi­gu­ra­ti­on, die das Pro­dukt mit der rich­ti­gen Kon­fi­gu­ra­ti­on und Hän­dig­keit ergibt, bie­te sich die Metho­de als öko­no­mi­sche und viel­sei­ti­ge Alter­na­ti­ve für die Syn­the­se von wich­ti­gen phar­ma­zeu­ti­schen Pro­duk­ten an, sagen die Autor:innen.