Een scheutje van dit, een scheutje van dat, even flink roeren in de walmende pot en klaar! Het is het beeld van aloude alchemisten, naarstig op zoek naar goud, levenselixer en wat niet al. Hedendaagse chemie lijkt daar in de verste verte niet op. Denken we.

Detail uit het schilderij ‘The Alchemist’ van de Schotse schilder Sir William Fettes Douglas (1822-1891).

Victoria and Albert Museum, London.

Bij de Vrije Universiteit gaan ze toch een beetje terug naar vroeger. Vorige week kondigden chemici onder leiding van hoogleraar Romano Orru namelijk aan dat ze er in zijn geslaagd om acht verschillende moleculen in één ‘pot’ met elkaar te laten reageren. Op de website van het belangrijke chemische tijdschrift Angewandte Chemie publiceerden ze hun resultaten.

Negen nieuwe bindingen

In tegenstelling tot de alchemisten kunnen de Amsterdammers tot in de kleine details bepalen wat er in de reactiepot gebeurt. Zelfs met het grote aantal uitgangsstoffen zijn ze in staat om heel gecontroleerd een complex molecuul te synthetiseren. Er worden maar liefst negen nieuwe chemische bindingen gevormd en toch is de moleculaire architectuur van het product heel goed te beheersen. Op de website van het Chemisch2Weekblad vertelt Orru dat het verder mogelijk is om op maar liefst 11 plaatsen zogenaamde functionele groepen aan te brengen. Welke dat zijn hangt af van de gekozen uitgangsstoffen.

Het product van de 8-componenten reactie ontwikkeld door de Amsterdamse onderzoekers. Op de plaatsen R1 t/m R11 zijn verschillende functionele groepen mogelijk. De rechthoeken geven de delen van het molecuul aan die volgens afzonderlijke reacties tot stand komen: een driecomponentenreactie voor de het N-(cyanomethyl)amide deel, een driecomponentenreactie voor het imidazoline en een viercomponentenreactie voor het middendeel volgens de chemie ontwikkeld door de Duitser Ugi.

VU

Functionele groepen maken het mogelijk om het molecuul in verdere synthesestappen ‘uit te bouwen’. Ze zijn ook van belang voor de biologische activiteit. Volgens Orru maakt de Amsterdamse éénpotssynthese nu een flinke ‘bibliotheek’ aan geneesmiddelachtige verbindingen toegankelijk. Orru kreeg voor zijn onderzoek in 2004 een felbegeerde Vici-beurs van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Zijn project draagt de titel ‘Waardevolle moleculen voor het oprapen’.

De Amsterdammers is door de redactie van Angewandte Chemie een klassering als ‘hot paper’ in het vooruitzicht gesteld.

Mogelijke producten van de éénpots multicomponenten reactie (MCR) ontwikkeld bij de groep van Romano Orru.

VU

Zie ook:

• Amsterdamse organici breken wereldrecord (Chemisch2Weekblad)
• VICI subsidie toegekend aan 3 chemische toppers (NWO)
• Website van de onderzoeksgroep bij de VU (Engels)

Meer over het onderzoek van Romano Orru

Uit het NWO jaarboek 2004

Door de vooruitgang in robottechnieken en combinatoriële chemie kunnen tegenwoordig verzamelingen stoffen (bibliotheken) gegenereerd worden die meer verbindingen bevatten dan bekend zijn in de hele chemische literatuur tot 1980. Aan de andere kant zijn er enorme ontwikkelingen gaande in de moleculaire biologie, genomics en proteomics, die leiden tot compleet nieuwe behandelingen van ziekten en aandoeningen. Ondanks al deze ontwikkelingen is het aantal nieuwe geneesmiddelen dat de markt haalt afgenomen in de afgelopen 10-15 jaar. De slaagkans kan verbeteren als de bibliotheken zouden bestaan uit complexere structuren met een hoge mate van functionele en structurele diversiteit.

Prof. dr. ir. R.V.A. Orru, hoogleraar Synthetic and Bio-organic Chemistry aan de Vrije Universiteit Amsterdam.

VU

Romano Orru en de mensen in zijn groep zoeken naar manieren om zulke complexe verbindingen te maken met een methode die meerdere reacties in één stap verenigt (tandemreacties). Belangrijke tandemreacties zijn de multicomponentreacties (MCRs), waarbij tenminste drie toegankelijke uitgangsstoffen reageren in hetzelfde reactievat tot één product dat in principe alle atomen van de startmaterialen bevat. Dit type reacties springt relatief zuinig om met grondstoffen en vaak is alleen water het bijproduct. Daarnaast kunnen met behulp van MCRs bibliotheken gemaakt worden die grote diversiteit vertonen in functie én structuur.

Het gebruik van MCRs als synthetisch hulpmiddel is tot nu toe nog niet wijdverbreid, omdat controle over de te vormen stereocentra vaak moeizaam is. In Orru’s onderzoek gaat de aandacht daarom ook uit naar (organo- en overgangsmetaal) katalytische systemen voor de MCR’s, zodat de beoogde doelstructuren optisch zuiver gesynthetiseerd kunnen worden.