Je leest:

Moeilijkste molecuul eindelijk nagemaakt

Moeilijkste molecuul eindelijk nagemaakt

Amerikanen bedwingen de Mount Everest van de organische chemie

Auteur: | 15 januari 2010

De synthese van het natuurlijke palau’amine molecuul was altijd één van de grote uitdagingen van de organische chemie. Chemici van het Scripps Research Institute in La Jolla (Verenigde Staten) meldden vorige week dat ze er in zijn geslaagd de complexe verbinding na te maken. Ze werkten de laatste maanden dag en nacht in hun lab om de eerste te kunnen zijn.

Palau’amine werd in 1993 ontdekt in de kustwateren rond Palau, in de spons Stylotella agminata. Met het stofje houdt het dier belagers op afstand. Onderzoek bracht aan het licht dat het antibacteriële eigenschappen heeft en zelfs kanker zou kunnen bestrijden. Maar de grootste verrassing lag in de structuur van het palau’amine molecuul. Die bleek zo complex dat niemand een idee had hoe je dat in een laboratorium zou kunnen maken.

De spons Stylotella agminata in de kustwateren rond Palau (een eilandenrijk even ten oosten van de Filippijnen) maakt palau’amine als natuurlijk afweermiddel.
Marc Slattery | NOAA-OE

Palau’mine werd de Mount Everest van de organische chemie. De Britse bergbeklimmer George Mallory wilde die hoogste berg op because it’s there – omdat hij er nu eenmaal is. Zo gingen scheikundigen overal ter wereld op zoek naar manieren om palau’amine te synthetiseren. Omdat te laten zien dat het kon.

Laboratorium-Hilton

Dat het Scripps Research Institute als eerste palau’amine weet te maken bevestigt de reputatie van het instituut, waar drie Nobelprijswinnaars werken. Sinds Phil Baran er zes jaar geleden in dienst trad, werd de synthese van palau’amine zo’n beetje zijn levenswerk. Maar de prestatie is ook te danken aan de enorme inzet van zijn studenten. Die bivakkeerden lange tijd dag en nacht op het lab. De hoek waar ze sliepen kreeg de bijnaam ‘Scripps Hilton’, vertelde Baran aan de online nieuwsdienst Science Daily. “Toen het eindelijk zover was waren we allemaal enorm opgewonden.”

Palau’amine is een chemische rariteit. Het bevat onderling verbonden koolstofringen en reactieve stikstofmoleculen die de synthese op allerlei manieren kunnen verstoren. Daarbij is het ook nog eens heel fragiel. Het valt snel uit elkaar, bijvoorbeeld als de zuurgraad niet goed is.

Op de weg naar de ‘totaalsynthese’ moesten een aantal belangrijke barrières genomen worden. Eén van de doorbraken was dat Baran zich realiseerde dat er een fout zat in de veronderstelde structuur van het molecuul. Ook slaagde zijn groep erin een hele specifieke reactie uit te voeren waarmee ze met uiterste precisie een belangrijke molecuulgroep konden aanbrengen. Het zilverhoudende reagens dat ze ervoor bedachten is inmiddels een product van chemicaliënbedrijf Aldrich.

Het onderzoek kwam in een stroomversnelling toen het idee ontstond een molecuul te maken dat de naam macro-palau’amine kreeg. Van daaruit zou dan het werkelijke palau’amine kunnen ontstaan. Het bleek een gouden greep. In het licht van de enorme inspanningen die eraan waren voorafgegaan was die laatste stap zelfs een beetje een anticlimax: een beetje zuur erbij, klaar! In totaal vergt de synthese 25 opeenvolgende reacties.

Meesterwerk

Dr. Phil S. Baran, hoogleraar Chemie bij het Scripps Research Institute.

De Amerikanen verwierven met hun prestatie een plaats op de cover van het chemische topblad Angewandte Chemie. Scheikundigen over de hele wereld uitten hun bewondering met termen als “spectacuair”, “een meesterwerk” en “mijlpaal”.

Toch is de betekenis in praktische zin nog gering. De opbrengst van de lange syntheseroute bedraagt slechts een schamele 0,015 procent. Dit houdt in dat van iedere tienduizend moleculen die uit de beginstoffen zouden kunnen ontstaan, er minder dan twee in het eindproduct te vinden zijn.

Baran kondigt dan ook aan op zoek te gaan naar efficiëntere syntheseroutes. Er zijn al ideeën om met tien reactiestappen minder toe te kunnen. Hij denkt uiteindelijk voldoende palau’amine te kunnen maken voor verder onderzoek naar de toepassing als medicijn.

Maar eigenlijk vindt hij dat niet eens het meest belangrijk. Het gaat hem vooral om de chemie. Nog los van de berg ervaring die zijn studenten hebben opgedaan heeft het onderzoek al belangrijke resultaten opgeleverd. De reactie met het zilverreagens wordt inmiddels door farmaceutische bedrijven gebruikt bij de vervaardiging van andere geneesmiddelen. Zo zullen ook andere chemische vondsten van de groep hun weg vinden naar de praktijk. “Ik zie zulke vooruitgang als het belangrijkste resultaat van expedities zoals deze”, aldus Baran.

Meer op Kennislink over moleculen uit het lab:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 januari 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.