Metallisches Kupfer ist in der Medizin kein Unbekannter, da es in vielen Innovationen verwendet wurde, darunter Nanopartikel zur Infektionsbekämpfung und Implantate. Einige Chemiker der UCLA haben Kupfer jedoch noch nicht auf diese Weise verwendet, was den Weg für eine einfachere und kostengünstigere Arzneimittelproduktion in der Zukunft ebnet.
Mithilfe von Ozon (einer Art Sauerstoff) als Reagens und Metallen als Katalysatoren konnten Wissenschaftler die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen verschiedener Arten organischer Moleküle aufbrechen. Ozon spaltet die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen in Kohlenwasserstoffe (sogenannte Alkene) auf, und der Kupferkatalysator verbindet die aufgebrochenen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen mit Stickstoff, um Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen oder Moleküle namens Amine zu bilden. Der als Aminodealkenierung bekannte Prozess nutzt ein reichlich vorhandenes, billiges Metall im Gegensatz zu anderen ähnlichen Katalysatoren, die traditionell zur Entwicklung von Aminen verwendet werden.
Ohyun Kwon, Professor für organische Chemie, sagte: „Das wurde noch nie zuvor gemacht. Bei der traditionellen Metallkatalyse werden teure Metalle wie Platin, Silber, Gold und Palladium sowie andere Edelmetalle wie Rhodium, Ruthenium und Iridium verwendet. Wir verwenden jedoch Sauerstoff und Kupfer, die zu den am häufigsten vorkommenden unedlen Metallen auf der Welt gehören.“
Amine haben starke Wechselwirkungen mit Molekülen in Pflanzen und Tieren und werden daher häufig bei der Herstellung von Agrarchemikalien wie Pharmazeutika und Düngemitteln eingesetzt. Und wie der Name schon sagt, sind auch Amphetamine und Dopamin Amine. Mit dieser vielseitigen Kombination war das Team in der Lage, Hormone, pharmazeutische Reagenzien, Peptide und Nukleoside in Amine umzuwandeln, was darauf hindeutet, dass dieser neue Ansatz breite Anwendungsaussichten hat.
Für Kwon könnte der größte Vorteil jedoch darin liegen, dass es billigere Medikamente herstellen kann. Während die in einigen Krebsmedikamenten verwendeten Chemikalien Pharmaunternehmen 3.200 US-Dollar pro Gramm kosten, können Forscher dieselben Arzneimittelmoleküle mit Chemikalien herstellen, deren Herstellung etwa 3 US-Dollar pro Gramm kostet.
Das Team stellte den krebshemmenden c-Jun-N-terminalen Kinase-Inhibitor in nur drei chemischen Schritten her, verglichen mit derzeit etwa einem Dutzend Schritten.
In einem anderen Experiment wandelte die Methode Adenosin, einen Neurotransmitter und DNA-Baustein, der weniger als 10 Cent pro Gramm kostet, in nur einem Schritt in N6-Methyladenosylamin um. Dieses Amin spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der zellulären Genexpression, von Krankheitsprozessen und der Entwicklung. Derzeit betragen die Produktionskosten etwa 103 US-Dollar pro Gramm.
Da Kupfer derzeit reichlich vorhanden ist und weniger als 4 US-Dollar pro Pfund kostet, hoffen Wissenschaftler, dass dieser neue Ansatz einen erschwinglicheren Markt für eine Vielzahl von Amin-Medikamenten und anderen organischen Materialien eröffnen wird.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht.