Международная группа исследователей разработала основанный только на химических методах подход взаимных превращений L- и D-аминокислот. В перспективе новый метод может заменить существующие в настоящее время промышленные подходы, основанные на применении ферментов, а также удешевить производство ряда фармацевтических препаратов.
В то время, как L-аминокислоты являются недорогими хиральными молекулами, которые без особых проблем можно получать из возобновляемых источников (синтез белков клетками происходит именно из L-аминокислот, они же образуются при гидролизе белка), D-аминокислоты редко встречаются в природе и, как следствие, стоят гораздо дороже. Тем не менее, несмотря на небольшую распространенность в природе, D-аминокислоты находят широкое применение в фармацевтической промышленности – они являются строительными блоками для многих лекарственных препаратов, включая, например антибиотики пенициллинового ряда или противоопухолевые агенты, одним из которых является гозерелин.
В настоящее время промышленное производство D-аминокислот основано на ферментативном разделении рацемических смесей аминокислот. Очевидно, что доступный источник D-аминокислот мог бы позволить исключить дорогостоящую стадию ферментативного разделения рацематов и упростить получения многих фармацевтических препаратов.
Аминокислоты можно превратить в зеркальные изомеры за счет их комплексообразования с солью двухвалентного никеля в присутствии хирального лиганда. (Рисунок из Org. Biomol. Chem., 2013, DOI: 10.1039/c3ob40541a)
Для трансформации природных кислот в свои энантиомеры Вадим Солошонок (Vadim Soloshonok) с коллегами использовал недорогой ацетат никеля(II) и хиральный лиганд, полученный на основе α-(фенил)этиламина. Никелевый комплекс основания Шиффа – производного аминокислоты, содержащий три стереогенных центра, одним из которых является стереогенный азот, без проблем образуется в мягких условиях реакции. Полученный комплекс позволяет осуществлять стереоконтролируемое депротонирование α-атома углерода, приводящее к инверсии их стереохимии.
Солоношонок отмечает, что новая методология может существенно повлиять на состояние многомиллионного рынка неприродных аминокислот. Поскольку D-аминокислоты являются исходным сырьем для синтеза многих фармацевтических препаратов, понижение стоимости их производства может понизить цену лекарств и сделать их более доступными для людей.
Доминик Кампопьяно (Dominic Campopiano), эксперт по энзимологии из Университета Эдинбурга отмечает, что новый процесс весьма удачен по сравнению с разрабатывавшимися ранее химическими методами инверсии оптической конфигурации аминокислот. Тем не менее, он подчеркивает, что новую реакцию будет сложнее провести с объемными и разветвленными аминокислотами.