Moderne kemi - vejen til nye lægemidler

Naturen inspirerer naturen: Kemisk Syntese

• Naturen inspirerer forskerne: Indledning
• Naturen inspirerer forskerne: Kemisk syntese
• Naturen inspirerer forskerne: Chirale former

Undervejs til den endelige syntese af Virantmycin måtte kemikerne løse et særligt vanskeligt problem, idet der findes 4 stereoisomere former af strukturen. Kun én af de fire former er virusaktiv, og det er netop den form, bakterierne frembringer – Virantmycin. De øvrige tre former virker stort set ikke på vira.Der er andre virussygdomme end forkølelse, fx SARS

Kemikerne står altså over for den opgave, at de ikke blot skal syntetisere den rigtige struktur, men også den rigtige stereoisomere form. Tidligere havde man kun den mulighed at rense de uønskede stereoisomerer fra. Det kan dels være vanskeligt, og dels medfører det som oftest, at man må smide en stor del af det fremstillede materiale ud. Det moderne alternativ er en målrettet syntese af den ønskede form – en stereoselektiv syntese. På denne måde blev den aktive form af Virantmycin fremstillet i 2003.

Fremstilling af molekylforbindelser ved kemisk syntese har udviklet sig enormt i de senere år. Dette skyldes bl.a. de stigende krav til rene, isomerfri lægemidler. Samtidig finder man flere og mere komplekse molekyler i naturen med meget stærk og selektiv virkning. Da naturen ofte kun kan levere begrænsede stofmængder af sådanne højinteressante forbindelser, må kemikerne i gang for at skaffe materiale nok til de videre undersøgelser og den videre forskning.

De forskningsområder, der især har haft succes, er kemiske reaktioner med ekstremt stærke baser og syrer. Desuden er det reaktioner med organiske metalforbindelser, hvor der kan spilles på de karakteristiske egenskaber, som de enkelte metaller bibringer stofferne. Hertil kommer anvendelse af katalysatorer, der som oftest er baseret på overgangsmetaller. Sådanne katalysatorer udretter i dag mirakler i kolberne. Reaktioner, der ansås for umulige for bare ganske få år siden, udføres nu i hobetal.

Det er karakteristisk, at kemikeren i dag anvender næsten alle grundstoffer i det periodiske system, og at mange reaktioner udføres under tørt kvælstof, fordi de anvendte udgangsstoffer ikke tåler ilt eller vand.

Computerteknologien har muliggjort beregning af molekylers struktur og ladningsfordeling inden for det enkelte molekyle. Derfor kan molekylernes kemisk reaktive positioner og virkning på biologiske molekyler i stigende grad forudsiges. Computerberegninger hjælper både ved planlægning af kemiske reaktioner og ved design af strukturer med en specifik lægemiddelvirkning.

Computere anvendes også i stigende grad til automatisk kørsel af en lang række kemiske reaktioner på samme tid. Et fælles udgangsstof hældes i en række beholdere. Til hver beholder tilsættes derpå forskellige reaktanter, og alle beholderne underkastes derefter de samme reaktionsbetingelser. Ved sådanne parallelsynteser og kombinatoriske synteser kan mange stoffer fremstilles på én gang, og udviklingen af nye lægemidler kan således gå meget hurtigere.Øjebliksstemning i et laboratorium

I dag foretages mange synteser på den måde, at det ene udgangsstof fikseres til et fast bæremateriale med en kemisk binding. Derpå tilsættes de forskellige reaktanter, og produktet dannes – men det er stadig knyttet til bærematerialet. Fordelen er, at man uden videre kan bruge overskud af reaktanter og således få alt det fikserede udgangsstof til at reagere, idet overskud af reaktanter kan vaskes ud bagefter. Tilbage på filteret ligger kun bærematerialet, som produktet er bundet til. Til sidst frigøres produktet ved at bindingen til bærematerialet brydes.

Indtil slutningen af 1800-tallet troede man, at organiske molekyler var plane. Den franske kemiker Pasteur opdagede, at visse stoffer eksisterer i to slags krystaller, der er spejlbilleder af hinanden. Han opdagede det ved at betragte krystaller af vinsyres kaliumsalte. Først stod man uden forklaring på Pasteurs opdagelse. I 1874 fik den hollandske kemiker van’t Hoff imidlertid den gnistrende åbenbaring, at methanmolekylet ikke er plant, men at carbonatomet sidder i midten af et tetraeder med bindinger ud til de 4 hydrogenatomer i tetraeder-hjørnerne. Organiske molekylstrukturer måtte altså være tredimensionale og ikke plane. Det førte til, at de helt specielle forhold vedrørende spejlbilledisomere krystaller kunne forklares ved, at de bestod af hvert sit spejlbilledmolekyle. van’t Hoff fik Nobelprisen i 1901, da den blev uddelt for første gang, og han anses for at være grundlægger af stereokemien.

• Naturen inspirerer forskerne: Indledning
• Naturen inspirerer forskerne: Kemisk syntese
• Naturen inspirerer forskerne: Chirale former