Een internationaal team heeft een synthesestrategie bedacht waarmee je NCF3-, SCF3-, en OCF3-anionen kunt maken voor farmaceutische toepassingen met veel minder PFAS-afval genererende stappen, valt te lezen in Science. De strategie komt als geroepen met de aankomende strengere eisen rondom fluorhoudende moleculen.
Er heerst momenteel een haat-liefde-relatie met fluorhoudende moleculen. Grotendeels terecht natuurlijk: PFAS-vervuiling heeft op sommige plekken grote gevolgen. Tegelijkertijd is fluor een essentieel element dat veel medicijnen en agrochemicaliën juist hun grote effectiviteit geeft.
In een recent artikel in Chemical & Engineering News staat een uiteenzetting over hoe we naar gefluoreerde medicijnen moeten kijken: zijn het PFAS of niet? In 2021 stelde de Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) een nieuwe definitie op voor PFAS, die de scope verbreedt tot ‘gefluoreerde stoffen die minstens één volledig gefluoreerd methyl (-CF3) of methyleen (-CF2-) koolstofatoom bevatten’. Dat soort verbindingen kom je dus veel tegen bij medicijnen én in de stoffen waarmee je medicijnen met fluor maakt.
Mocht het zo ver komen dat deze definitie ook tot wetten leidt, dan moet je andere manieren verzinnen om dit soort moleculen te maken. Een internationaal team geleid door hoogleraar flowchemie Timothy Noël (Universiteit van Amsterdam) was al bezig met onderzoek in die richting toen het voorstel van de OECD werd gepubliceerd. ‘We zagen meteen dat onze methode een belangrijke bijdrage kon leveren aan het verminderen van PFAS-afval, terwijl we toch toegang konden behouden tot de voordelen van CF3-groepen in medicijnen’, laat Noël weten in een e-mail. ‘Zoals in het artikel [van C&EN, red.] ook duidelijk wordt benadrukt: zonder fluor is het erg lastig om effectieve medicijnen te ontwikkelen; dit zou waarschijnlijk leiden tot andere bijwerkingen.’
Noël en het team hebben een ‘een uniek concept hebben ontwikkeld dat algemeen toepasbaar is op de drie belangrijkste gefluoreerde moieties: NCF3, SCF3, en OCF3’, legt hij verder uit. Dat doen ze zonder PFAS-startmateriaal, maar met goedkope organische startmaterialen en het zout cesiumfluoride in een flowsysteem. ‘Zo maak je het reagens gewoon ter plekke en kun je het direct gebruiken. Op deze manier verminder je het aantal stappen dat PFAS-afval genereert aanzienlijk.’
Voor alle drie de CF3-structuren gebruik je een vergelijkbaar protocol: laat de precursor in flow reageren met CsF – in de aanwezigheid van een kroonether om het cesium op te vangen – en laat het vervolgens stromen in een aparte batch- of flowreactor met het elektrofiel waar je de CF3-groep op wilt zetten. Op deze manier heb je maar één fluorbron nodig: CsF. Als elektrofiel gebruikten ze zowel simpele moleculen, natuurlijke stoffen (zoals cholesterol en androsteron) als bestaande medicijn-intermediairen (zoals ibuprofen en Celecoxib).
Maar blijf je zo niet tóch zitten met een PFAS-achtige groep, CF3 in dit geval? ‘Hier heb ik twee antwoorden op’, schrijft Noël. ‘Allereerst hebben medicijnen en agrochemicaliën deze groepen nodig. Als je ze weglaat, zijn de producten minder effectief, wat kan betekenen dat er grotere hoeveelheden nodig zijn, of dat ze vaker moeten worden toegediend of op het land gestrooid. Dat is ook niet wenselijk.’ Noëls tweede punt is dat als CF3-groepen zich naast een heteroatoom bevinden er metabolische pathways zijn die de groepen kunnen afbreken. ‘Met andere woorden, dit zijn geen persistente chemicaliën.’
Samen met het feit dat het door de flowchemie ook een schaalbare methode is, biedt deze strategie dus hoop op ‘schonere’ gefluoreerde medicijnen.
Spennacchio, M., Bernús, M., Stanić, J. et al. (2024) Science 385(6712), DOI: 10.1126/science.adq2954
Nog geen opmerkingen