Konzept für das rationale Design wichtiger Stickstoff-Verbindungen

N-Heterozyklische Verbindungen sind zentrale Wirkstoffe vieler Medikamente und zugleich wichtige Bausteine neuer organischer Materialien für die Energiewende.

Forscher der Universität Bayreuth unter der Leitung von Prof. Dr. Rhett Kempe präsentieren jetzt in „Nature Communications“ ein Konzept für das rationale Design neuer Stoffklassen, die zur Gruppe der N-heterozyklischen Verbindungen gehören. Zugleich stellen sie zwei neue, auf Basis dieses Konzepts synthetisierte Stoffklassen vor. Innovationen auf Gebieten der medizinischen Wirkstoffe oder der Funktionsmaterialien sind heute wesentlich auf die Entdeckung neuer Stoffklassen angewiesen.

N-Heterozyklen sind organische Verbindungen, deren ringförmige Strukturen neben Kohlenstoffatomen mindestens ein Stickstoffatom enthalten. Bisher bekannte Stoffklassen, die zur Gruppe der N-heterozyklischen Verbindungen gezählt werden, sind in Bezug auf ihre Bio-Aktivität und ihre vielfältigen Anwendungen wissenschaftlich bereits gut erschlossen. Deshalb werden ihnen, beispielsweise in der Pharmazie, kaum noch starke zukunftsweisende Innovationspotenziale zuerkannt.

„Damit die Chemie ihre Vorreiterrolle bei der Entwicklung von Medikamenten auch in Zukunft erfüllen kann, kommt es weniger darauf an, neue Beispiele bekannter Stoffklassen bereitzustellen. Entscheidend wird vielmehr die Entdeckung neuer Stoffklassen sein. Dies ist jedoch sehr schwer und gelingt nach wie vor eher zufällig. Konzepte für das rationale Design neuer Stoffklassen – das heißt für einen gezielten Entwurf molekularer Verbindungen auf der Grundlage chemischer Erkenntnisse – gibt es praktisch nicht. Vor diesem Hintergrund ist das von uns entwickelte Konzept zum rationalen Design N-heterozyklischer Stoffklassen ein vielversprechender Weg zur Entwicklung neuer Medikamente und neuer Funktionsmaterialien“, sagt Prof. Dr. Rhett Kempe, der an der Universität Bayreuth den Lehrstuhl Anorganische Chemie II – Katalysatordesign innehat.

Bayreuther Nachwuchswissenschaftler sind Namensgeber für neue Stoffklassen

Das Bayreuther Forschungsteam hat das neue Konzept genutzt, um zwei neue N-heterozyklische Stoffklassen einzuführen: die Fertigine, benannt nach dem Erstautor der Studie Robin Fertig, und die Künstlerine, benannt nach dem Zweitautor Felix Leowsky-Künstler. Beide Nachwuchswissenschaftler promovieren derzeit an der Universität Bayreuth. „Die Gruppe der N-heterozyklischen Verbindungen durch rationales Design um neue, bisher unbekannte Stoffklassen zu erweitern, war ein faszinierendes Vorhaben. Wir haben dabei immer wieder erlebt, dass die Chemie im Kern eine sehr kreative Wissenschaft ist“, sagt Robin Fertig. „Mittels des Konzeptes eröffnen sich nun neue Möglichkeiten zur Synthese von chemischen Verbindungen, deren Zugang bisher nur schwer oder gar nicht möglich war“, ergänzt Felix Leowsky-Künstler.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Rhett Kempe
Sustainable Chemistry Centre
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 55-2540
E-Mail: kempe@uni-bayreuth.de
WWW: https://www.sustainable-chemistry-centre.uni-bayreuth.de/en/

Originalpublikation:

Robin Fertig, Felix Leowsky-Künstler, Torsten Irrgang, Rhett Kempe: Rational design of N-heterocyclic compound classes via regenerative cyclization of diamines. Nature Communications (2023), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-36220-w

https://www.uni-bayreuth.de/