Durchbruch bei Synthese

Forscher: Weniger Abfallprodukte bei der Medikamentenproduktion

26.06.2020 Um Medikamente gezielt weiter entwickeln zu können, sind bislang teure und abfallreiche Verfahren nötig. Wissenschaftler unter Leitung der Universität Göttingen wollen jetzt eine ressourcenschonendere Alternative entdeckt haben und setzen dabei auf einen „magischen Methyleffekt“.

Möglich werden sollen Weiterentwicklungen jetzt direkt durch eine Strukturänderung des ursprünglichen Medikaments, also post-synthetisch. So könnten nicht nur die Anzahl der Syntheseschritte drastisch reduziert, sondern auch neue komplexe Strukturen hergestellt werden. Die von Prof. Dr. Lutz Ackermann vom Institut für Organische und Biomolekulare Chemie der Universität Göttingen entwickelte Strategie nutzt das Potenzial direkter Kohlenstoff-Wasserstoff-Funktionalisierungen für die medizinische Chemie. Damit können nach Angaben der Forscher zielgenaue Modifikationen, eine sogenannte Methylierung, einzelner Positionen in unterschiedlichen Medikamenten herbeigeführt werden. Die gesteigerte Wirkung der Medikamente durch diese Methylierung wird in der medizinischen Chemie als „magischer Methyleffekt“ bezeichnet, allerdings stellte die Synthese solcher Analoga bisher ein zentrales Problem dar.

Der Cobaltkatalysator spaltet selektiv eine C-H Bindung. (Bild: Lutz Ackermann)

Der Cobaltkatalysator spaltet selektiv eine C-H Bindung. (Bild: Lutz Ackermann)

„Die Strategie basiert auf der Umwandlung von C-H-Bindungen“, sagt Ackermann. „Diese ist aufgrund der starken Bindung zwischen Kohlenstoff und Wasserstoff selbstverständlich nicht einfach zu realisieren und insbesondere in Anbetracht der Vielzahl an chemisch ähnlichen C-H-Bindungen ist die Kontrolle über die Selektivität eine große Herausforderung.“

Kooperation mit Astrazeneca

Um dieses vielschichtige Problem zu lösen, nutzten die Forscher in einer Kooperation mit dem Pharmakonzern Astrazeneca automatisierte Hochdurchsatz-Berfahren. Über 2.000 Reaktionen wurden durchgeführt, um das gewünschte Reaktivitätsfenster zu finden. Dank der milden Reaktionsbedingungen konnten auch strukturell komplexe Medikamente selektiv in der Reaktion eingesetzt werden. Studien zur Wirksamkeit der Analoga unterstreichen die Bedeutung der Strategie. Insgesamt wurden 20 Medikamentenanaloga nachhaltig in jeweils einem einzigen Syntheseschritt hergestellt, wodurch mehr als 100 Schritte und dadurch verursachter chemischer Abfall vermieden wurde. „Diese Kooperation an der Schnittstelle zwischen akademischer Forschung und der pharmazeutischen Industrie hat es uns nun ermöglicht, das wahre Potenzial unserer Synthesestrategien für die Entwicklung neuer und verbesserter Medikamente in einem einzigen Schritt offen zu legen“, sagt Ackermann. (jg)

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