اكتشف باحثو التخنيون طريقة مبتكرة لإنشاء جزيئات من شأنها تقصير عمليات تطوير الأدوية

يعد هذا إنجازًا كبيرًا يقدم حلاً فعالاً لمشكلة اصطناعية لم يتم حلها حتى الآن

لقد وجد باحثو التخنيون طريقة مبتكرة لتكوين الجزيئات. لقد تمكنوا من الوصول إلى الجزيء ذو المركز اللولبي في خطوة واحدة فقط من المادة الأولية. وقد توصل الباحثون إلى ذلك حتى الآن على عدة مراحل، وذلك أيضًا - في حالتين فقط في التاريخ. تقارير المجلة العلمية المرموقة "الطبيعة" عن اختراقهم. يعد هذا حلاً لمشكلة اصطناعية لم يتم حلها بعد وقد يؤدي إلى تقصير العمليات في صناعة الأدوية بشكل كبير.

"الكيمياء العضوية الاصطناعية هي علم يتعامل مع بناء أجزاء جزيئية متطورة من وحدات عضوية بسيطة للغاية"، يوضح البروفيسور إيلان مارك من كلية الكيمياء في التخنيون. "أحد التطبيقات العديدة الممكنة في هذا المجال هو تركيب المواد الطبيعية المعقدة. في العقود الأخيرة، قام الكيميائيون العضويون بإعداد هذه الأنظمة المعقدة من خلال تركيب متعدد الخطوات. ومع ذلك، فإن السؤال الحقيقي في القرن الحادي والعشرين لم يعد "هل يمكننا تصنيع هذا الجزيء؟" بل "كيف يمكننا تركيبه بأكثر الطرق فعالية، باستخدام أقل عدد ممكن من الخطوات التركيبية"؟

في السنوات الأخيرة، طورت مجموعة أبحاث البروفيسور مارك استراتيجيات بديلة لم تلبي هذه المتطلبات فحسب، بل قدمت أيضًا حلاً للمشكلات الاصطناعية الصعبة. إحدى المشاكل الحاسمة المتبقية في هذا المجال هي إنشاء مراكز مراوان رباعية في الأنظمة غير الحلقية في تفاعل الألدول. الجزيء اللولبي هو جزيء لا يمكنه خلق تداخل بينه وبين صورته المرآة من خلال الدوران في الفضاء. تسمى هذه الخاصية لبعض الجزيئات، والتي تنتج عن عدم وجود تماثل انعكاسي داخلي، مراوغة، ويطلق على الجزيئين المختلفين، اللذين يمثلان صورتين متطابقتين لبعضهما البعض، المتقابلات الضوئية. الألدول (بالإنجليزيّة المفرد: ألدول) هي مجموعة من المركبات العضوية. كلمة ألدول هي مزيج من الكلمات ألدهيد والكحول (كوهول)؛ في الواقع، تحتوي جميع الألدولات على مجموعتين وظيفيتين - مجموعة الألدهيدات (CHO) ومجموعة الكحولات (مجموعة الهيدروكسيل OH).

تتشكل الألدولات عندما يتفاعل الكيتون مع كيتون آخر أو مع ألدهيد، أو عندما يتفاعل ألدهيد مع ألدهيد. ويسمى التفاعل تفاعل الألدول، وأهميته في الكيمياء العضوية كبيرة، فهو إحدى الطرق القليلة التي يمكن من خلالها تكوين روابط كربون-كربون، أي ربط جزيئين صغيرين بجزيء واحد كبير. يُسمى التفاعل تفاعل الألدول المتقاطع عندما لا تكون المتفاعلتان متماثلتين (على سبيل المثال، تفاعل بين ألدهيد ميثانال (الفورمالين) وكيتون بروبانون (الأسيتون).

معظم الجزيئات البيولوجية تكون كيرالية، ومن هنا تأتي أهمية هذا المفهوم في أبحاث الكيمياء الحيوية. في عدد غير قليل من الحالات، يؤثر المتقابلان الضوئيان لمادة معينة على جسم الإنسان بشكل مختلف، وبالتالي فإن فهم عدم تناظر هذه الجزيئات له أهمية كبيرة في الصناعات الدوائية والغذائية. في العمليات البيولوجية التي تتضمن الجزيئات اللولبية، مثل الأحماض الأمينية والسكريات، عادة ما يكون واحد فقط من المتصاوغات الضوئية نشطًا. إن فهم مصدر الاختلاف في انتشار المتصاوغين لنفس الجزيئات يمكن أن يلقي الضوء على أصل الحياة. في أحدث تقرير نشره البروفيسور ماريك وزملاؤه في مجلة Nature، قاموا بحل هذه المشكلة عن طريق التفاعل في وعاء واحد باستخدام مجموعة متنوعة من المواد الأولية المتوفرة للغاية. يقدم هذا الإنجاز الكبير حلاً أنيقًا وفعالاً لمشكلة اصطناعية حقيقية، حيث أن تحضير هذه المراكز الرباعية التي يتم تحويلها جميعًا إلى هيدروكربونات في أنظمة غير حلقية يشكل أحد أصعب التحديات المعاصرة في التخليق العضوي الحديث.

التحدي كبير بشكل خاص في إنشاء هذه المراكز في منتجات ألدول. تعتبر هذه الصعوبة إشكالية لأن تفاعل الألدول يشكل أحد أهم التحولات الكيميائية في التخليق العضوي. المشكلة الرئيسية التي تحد من إنشاء مراكز من هذا النوع هي عدم وجود طريقة فعالة لتحضير الإنولات ثلاثية التحويل اللولبية في الأنظمة غير الحلقية المحددة مكانيًا.

يمكن حل هذه المشاكل باستخدام مزيج من الكارباميتال وأكسدة النحاس العضوي، مما يسمح بتلقي إينولات ثلاثية التحويل محددة مكانيا. تم استخدام هذه الطريقة لتكوين سلسلة من منتجات الألدول ومانيتش من الأيناميدات، بنسب دياستيريوميرية وتماثلية ممتازة واستخدامات جيدة.

لقيامه بالتوليف بطريقة مختلفة تمامًا عن المعتاد، حصل البروفيسور إيلان مارك على جائزة Janssen Pharmaceutica للإبداع لعام 2012.