De robot die organisch synthetici overbodig maakt is weer een stapje dichterbij. Een ‘synthesizer’ die volautomatisch minstens veertien verschillende soorten moleculen in elkaar zet, waaronder tamelijk ingewikkelde polycyclische verbindingen, haalde deze week de cover van Science.

Martin Burke en collega’s van de University of Illinois noemen het zelf een ‘3D-printer voor kleine moleculen’. Ze denken er uiteindelijk duizenden verschillende moleculen mee te kunnen maken in de hoop dat er iets tussen zit met potentie als - bijvoorbeeld - geneesmiddel. Ze hebben er al een spin-off genaamd Revolution Medicines voor opgericht, die zich in eerste instantie richt op nieuwe varianten van het anti-schimmelmiddel amfotericine B.

Hun synthesizer werkt door een beperkt aantal bouwstenen met identieke eindgroepen in verschillende volgordes aan elkaar te rijgen. Daarmee imiteert hij in feite de manier waarop de natuur te werk pleegt te gaan: eiwit- en polysaccharidensynthese zijn bekende voorbeelden, maar in Nature Chemistry liet Burke vorig jaar zien dat het bijvoorbeeld ook voor polyenen lijkt te gelden.

In dit geval zijn de bouwstenen zogeheten MIDA-boronaten, waarbij MIDA staat voor N-methyliminodiazijnzuur. Aan de andere kant van het booratoom hangt een tamelijk willekeurige organische groep waarvoor maar één voorwaarde lijkt te gelden: er moet ergens een koolstofkern in zitten die zich leent leent voor een zogeheten Suzuki-Myaurareactie.

De procedure is vervolgens dat je eerst één boronaat ontdoet van het beschermende MIDA-ligand, wat een kwestie is van water en NaOH toevoegen. Wat je overhoudt is een boronzuur (R-B(OH)₂) dat je uit het mengsel extraheert met tetrahydrofuran (THF).

Tweede stap is om een andere boronaatbouwsteen toe te voegen waar het MIDA-ligand nog gewoon aan zit, plus een paar standaardreagentia die helpen om hem via de Suzuki-koppeling aan het boronzuur te zetten. Dat levert dus een gróter MIDA-boronaat op.

Je besluit met een chromatografische zuiveringsstap. Je spoelt de reactiemix door een dunne laag silicagel, met MeOH:Et₂O als oplosmiddel. MIDA-boronaten hebben allemaal de eiegnschap dat ze dan muurvast in de silicagel blijven hangen. Zijn alle andere componenten weggespoeld, dan schakel je weer over op THF waar boronaten wél direct in oplossen. De boronaatoplossing kan vervolgens meteen terug naar start om er een derde bouwsteen aan te zetten.

De publicatie laat zien dat je op deze manier onverwacht ingewikkelde molecuulstructuren kunt maken, wanneer je je bouwstenen en assemblagevolgorde een beetje slim kiest. En het leuke is dat je het niet meer moeizaam met de hand hoeft te doen: je steekt cartridges met de gewenste MIDA-boronaten in de synthesizer, drukt op de knop en wacht tot het resultaat er uit komt lopen. Zelf hoef je daarvoor geen greintje verstand van organische synthese meer te hebben, en dát is waar de vergelijking met 3D-printers vandaan komt.

Uiteraard moet dan nog wel iemand de losse bouwstenen synthetiseren en ze in cartridges doen. Misschien Burke zelf wel.

bron: University of Illinois