Witamina B12 ? nowym, przyjaznym katalizatorem dla przemysłu farmaceutycznego

Dodano: :: Kategorie: Aktualności, Sukcesy naszych laureatów
-A A+

Zespół naukowców z Instytutu Chemii Organicznej PAN w Warszawie, pod kierownictwem prof. dr hab. Doroty Gryko, 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 tych eksperymentów, prowadzonych w ramach projektu TEAM 4/2017, finansowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej, zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie naukowym Journal of American Chemical Society.

Rocznie w Journal of American Chemical Society (IF ~14) ukazuje się nie więcej niż 7-8 publikacji z Polski (z udziałem autorów z zagranicy lub bez takiego udziału). Osiągnięcie zespołu prof. Doroty Gryko jest bardzo cenne, gdyż 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 TEAM, realizowanego przez prof. Dorotę Gryko, 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: Polarity-Reversal Strategy for the Functionalization of Electrophilic Strained Molecules via Light-Driven Cobalt Catalysis, Michał Ociepa, Aleksandra J. Wierzba, Joanna Turkowska, Dorota Gryko, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142,  5355-5361

Program TEAM jest realizowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój, oś IV: Zwiększenie potencjału naukowo-badawczego, Działanie 4.4 Zwiększanie potencjału kadrowego sektora B+R.

Na zdjęciu: prof. Dorota Gryko / fot. Magdalena Wiśniewska Krasińska

 

Cofnij