Neue modulare Flow-Plattform für verbesserte SuFEx-Klick-Chemie

Forscher der Flow Chemistry-Gruppe des Van ‚t Hoff Institute for Molecular Sciences der Universität Amsterdam haben eine modulare Flow-Chemie-Plattform für eine sichere und effiziente Durchführung der SuFEx-Klick-Chemie (Sulfur(VI) Fluoride Exchange) entwickelt.

In einem Artikel, der gerade veröffentlicht wurde NatursyntheseSie beschreiben, wie ihre Plattform das giftige gasförmige Reagenz Sulfurylfluorid auf sichere und kontrollierte Weise erzeugt und wie es die anschließende schnelle und selektive Funktionalisierung kleiner Moleküle, Peptide und Proteine ​​für therapeutische Zwecke ermöglicht.

Die Klick-Chemie – das Thema des Nobelpreises für Chemie 2022 – ist eine leistungsstarke und effiziente Methode zur schnellen Verbindung chemischer Fragmente. Eine beliebte und äußerst vielseitige Art der Klick-Chemie ist die sogenannte SuFEx-Reaktion (Sulfur(VI) Fluoride Exchange). Es führt zur Bildung kovalenter Bindungen unter milden Bedingungen und kann die Synthese therapeutisch relevanter kleiner Moleküle, Peptide und Proteine ​​erheblich vereinfachen.

Unkompliziert, sicher und skalierbar

Bei der SuFEx-Chemie wird eine -SO2F-Moleküleinheit angehängt, wonach das F-Atom leicht durch eine Reihe funktioneller Molekülgruppen von therapeutischem Wert ersetzt werden kann. Ein offensichtliches Reagens für die Einführung der -SO2F-Einheit ist die gasförmige Komponente Sulfurylfluorid SO2F2. Da diese jedoch leicht toxisch ist, sind aufwändige Syntheseverfahren erforderlich, um ihre direkte Verwendung zu vermeiden. In ihrem Natursynthese In ihrer Fachzeitschrift präsentieren die Amsterdamer Chemiker nun ein modulares System mit Mikrofluidik-Technologie, das das gesamte SuFEx-Verfahren unkompliziert, sicher und leicht skalierbar macht.

Das System besteht aus zwei miteinander verbundenen Strömungsreaktoren. Die erste erzeugt kontrolliert und dosiert Sulfurylfluorid aus den billigen Grundchemikalien Sulfurylchlorid (SO2Cl2) und Kaliumfluorid (KF). Im zweiten Reaktor wird das erzeugte gasförmige Sulfurylfluorid mit anderen Reaktanten vermischt, wodurch letztendlich das gewünschte SuFEx-Produkt entsteht. Durch die sofortige Abreaktion des Sulfurylfluorids beseitigt das modulare System effektiv die Sicherheits- und praktischen Bedenken des toxischen Reaktanten.

Während sie die Leistung ihres Systems untersuchten, konnten die Forscher in nur zwei Minuten Verweilzeit eine vielfältige Palette an SuFEx-Produkten mit hervorragenden Ausbeuten erhalten. Sie führen diese kurze Verweilzeit auf den engen Kontakt zwischen Gas- und Flüssigphase in einem Strömungssystem zurück.

Vollständige SuFEx-basierte Klickchemie

Die Forscher berichten, dass mit der neuartigen Plattform eine Vielzahl von Naturstoffen, Medikamenten und fluoreszierenden Tracern erfolgreich umgesetzt werden könnten. Sie erwähnen insbesondere, dass es nun möglich ist, Sulfurylfluorid als brauchbares Reagens für die Installation des -SO2F-Griffs auf einer Vielzahl von Phenol- und Aminofunktionalitäten zu verwenden. Sie erwarten, dass ihre Plattform die Erstellung großer Bibliotheken von SuFEx-Verbindungen mit minimalem Aufwand und Zeitaufwand ermöglicht.

Die Forscher nutzten den modularen Charakter ihres Ansatzes und entwickelten ein mehrstufiges System zur Durchführung vollständiger SuFEx-basierter Klick-Chemie. Sie zeigten eine ausgezeichnete Toleranz gegenüber funktionellen Gruppen und Selektivität für eine Reihe therapeutisch relevanter kleiner Moleküle, Peptide und Proteine. In vielen Fällen übertraf ihr System die in der Literatur beschriebenen „traditionellen“ experimentellen Verfahren. Was die direkte Proteinmodifikation betrifft, erwies es sich als eine der schnellsten Methoden, über die bisher berichtet wurde.

Insgesamt betrachten sie ihr neuartiges modulares Strömungssystem als unschätzbar wertvolles Werkzeug, das bemerkenswert schnelle und ertragreiche SuFEx-Reaktionen zwischen Sulfurylfluorid und einer breiten Palette strukturell vielfältiger Substrate ermöglicht.