Výskumníci rozlúskli viac ako 80-ročnú chemickú záhadu. Otvorili dvere k jednoduchšej výrobe liekov
Vedci po 80 rokoch vyriešili problém chirality v známom chemickom procese. Objav umožní presnejšiu a ekologickejšiu výrobu liekov bez nežiaducej „zlej“ formy molekúl.
Niektoré vedecké problémy prežijú celé generácie. Objavia sa v učebniciach, vedci ich obchádzajú a časom sa z nich stane niečo ako „nevyriešiteľná klasika“. Presne takto pôsobil jeden konkrétny chemický proces, ktorý poznáme už viac než 80 rokov. Teraz sa však karta obrátila.
Tím chemikov z University of St Andrews oznámil objav, ktorý dlhoročnú záhadu konečne posunul z ríše teórie do praxe. Výsledky publikovali v prestížnom časopise Nature Chemistry a podľa autorov môžu zásadne ovplyvniť spôsob, akým sa vyrábajú lieky či špeciálne chemické materiály.
Molekuly ako ľavá a pravá ruka
Niektoré molekuly fungujú podobne ako tvoje ruky. Vyzerajú takmer rovnako, no nedajú sa na seba presne položiť. Jedna verzia pôsobí ako „pravá ruka“, druhá ako „ľavá“, čo sa nazýva lateralita. Tento detail má v chémii a medicíne obrovský význam. Často totiž platí, že len jedna z týchto foriem má požadovaný účinok. Druhá môže pôsobiť slabšie alebo vyvolať vedľajšie účinky.
Najsilnejším príkladom z histórie je liek Thalidomid, u nás známy ako Contergan. Jedna forma molekuly pomáhala tehotným ženám pri nevoľnosti, druhá však spôsobovala vážne vývojové chyby plodov. Vedci teraz tvrdia, že objav zo St Andrews umožní vyrábať lieky tak, aby sme mali istotu, že v prípravku bude len to „dobré dvojča“, bez náročného a odpadového čistenia.
Starý proces, nová kontrola
Takzvaný [1,2]-Wittigov prešmyk pozná chémia už vyše osemdesiat rokov. Ide o premenu éterov na alkoholy, teda stabilné a „lenivé“ molekuly sa pri ňom vnútorne reorganizujú. V praxi bol proces príliš chaotický. Chemici nedokázali spoľahlivo určiť, akú „ruku“ výsledná molekula získa, a preto ho považovali za slepú uličku.
Neprehliadni
Vedci zo St Andrews sa však rozhodli skúmať proces inak. Spojili laboratórne experimenty s výpočtami kvantovej chémie a výsledok ich prekvapil. Zistili, že reakcia prebieha v dvoch krokoch: katalyzátor najprv nastaví „lateralita“ molekuly a potom nasleduje skrytý molekulové „premiešanie“, ktorý túto orientáciu zachová. Tento prechodný moment trvá len zlomok sekundy, a práve jeho objavenie vyriešilo osemdesiatročný problém.
„Tento objav predstavuje zásadný posun v tom, ako chápeme a kontrolujeme stereochémiu v preskupovacích reakciách.“ povedal profesor Andrew Smith a jeho kolega z University of Bath, doktor Matthew Grayson, doplnil: „Naše zistenia otvorili dvere k novým asymetrickým transformáciám, ktoré chemici doteraz považovali za nedostupné.“
Ekologický dopad a energetická efektivita
Doteraz sa chiralita dosahovala často tak, že sa vyrobila zmes oboch foriem a tá „zlá“ sa následne odstraňovala, čím vznikal obrovský chemický odpad. Nový Wittigov prešmyk sa však správa podľa princípu atómovej ekonómie, teda že takmer všetky atómy, ktoré vstúpia do reakcie, skončia v konečnom produkte v správnej forme. To predstavuje výrazný krok pre tzv. zelenú chémiu, efektívnu a šetrnú k životnému prostrediu.
Objav neznamená len teoretický úspech. Kontrola chirality zjednodušuje výrobu zložitých liekov, znižuje náklady a minimalizuje chemický odpad. Rovnako to platí pre vývoj nových materiálov, katalyzátorov či špeciálnych chemických procesov. Vedci ukázali, že aj staré a prehliadané procesy sa dajú využiť efektívne, stačí správny mechanizmus.
Tento príbeh pripomína, že chémia stále skrýva mechanizmy čakajúce na objavenie, a že aj osemdesiat rokov staré problémy sa môžu zmeniť na moderné riešenia, ktoré dokážu robiť lieky bezpečnejšie, efektívnejšie a ekologickejšie.
