استعداد و استعداد یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه رایس زمانی که اولین سنتز یک مولکول کمیاب و بالقوه قوی را که از خشخاش گرفته شده بود را معرفی کرد، به میزان زیادی نتیجه داد.
Anavi Serna، یک جوان، مدت زمان کمک هزینه تحصیلی تابستانی را در آزمایشگاه برنج شیمی‌دان مصنوعی، László Kürticichase گذراند و دنباله‌ای را گذراند که می‌تواند ستیگرومین I، یک مولکول آلکالوئیدی که در مقادیر کمی در خانواده خشخاش Papaveraceae یافت می‌شود، تولید کند.
این ستیگرومین طبیعی مولکولی است که محققان آن را «معروف و گریزان» توصیف کردند و جداسازی آن بسیار دشوار است که مطالعه این مولکول به عنوان پیش‌ساز احتمالی داروها یا سایر محصولات برای آزمایشگاه‌ها دشوار است. اما این یک هدف مناسب برای آزمایشگاه Kürti بود که مسیرهای شیمیایی را برای سنتز بلوک‌های ساختمانی دارویی مورد استفاده در طراحی و ساخت دارو توسعه می‌دهد یا ساده می‌کند.
در نهایت، سرنا و مربی او، مدرس شیمی رایس و نویسنده مسئول، جوها سیتونن، محصول طبیعی را در یک فرآیند سه مرحله‌ای در دمای اتاق تولید کردند که با اکسید کردن و تنظیم مجدد یک مولکول پیش‌ساز، نوسکاپین، موجود در شربت سرفه آغاز شد.
سیتونن، که در ژانویه به عنوان استادیار شیمی آلی در دانشگاه آلتو در زادگاهش فنلاند تبدیل خواهد شد، مدتی به بررسی ستیگرومین I که برای اولین بار در سال 1993 جدا شد و چندین عصاره کمیاب دیگر خشخاش بود.
سیتونن گفت: «از آنجایی که این مولکول از خشخاش هایی که مورفین نیز تولید می کنند جدا شده است، احتمال اینکه خواص بیولوژیکی مطلوبی داشته باشد بسیار قابل توجه است. ما سال‌هاست که با یک بحران اپیوئیدی مواجه بوده‌ایم، بنابراین واضح است که به مسکن‌های بهتری نیاز داریم که اعتیادآور نباشد. “
مقاله تیم در مجله ظاهر می شود Angewandte Chemie.
سرنا گفت که اولین مواجهه او با شیمی مصنوعی در کلاس کورتی بود که توسط Siitonen تدریس می شد. او گفت: «من در دبیرستان مقدمه ای کوتاه با شیمی آلی داشتم و آن را دوست نداشتم. “همه اینها به خاطر سپردن واکنش‌ها و محصولات بود، و من واقعاً نمی‌فهمیدم چرا اتفاقات رخ می‌دهد. تا زمانی که این دوره را گذراندم، معنی‌دارتر شد.”
سیتونن به سرعت پتانسیل او را دید. او به یاد می آورد: “ساختار مولکولی را به او نشان دادم و او گفت: “اوه، این پیچیده است.” “اما او منصرف نشد.”
کورتی افزود: “جوها کاری را انجام داد که ما همیشه باید با دانش آموزان با استعداد انجام دهیم: آنها را به چالش بکشیم.” کمتر از نیمی از تابستان او طول کشید تا اساساً نتایج کلیدی را به دست آورد. به دنبال آن نتایجی که شامل به دست آوردن ساختار مولکول از طریق طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای بود، تأیید شد.
سیتونن شیمی مصنوعی را با حل یک پازل سودوکو مقایسه کرد، هرچند پیامدهای مهمتری داشت. سیتونن گفت: «ما می‌خواهیم این معماهای شیمیایی را بفهمیم و ببینیم مولکول‌ها چگونه باید ساخته شوند. و از آنجایی که این مولکول در طبیعت وجود دارد و یک چیز واقعی است، می دانیم که سنتز آن باید امکان پذیر باشد.
پس از آزمون و خطای فراوان، راه حل نسبتاً ساده بود. فرآیند سازگار با محیط زیست آنها 20 میلی گرم ستیگرومین I تولید کرد که برای اثبات مفهوم کافی برای سنتز کافی است.
سرنا گفت: ما بسیار خوشحال بودیم، زیرا انتظار نداشتیم به این راحتی شکل بگیرد. “این واقعا سورپرایز خوبی بود.”
سیتونن گفت: «ما اساساً نشان دادیم که نوسکاپین و ستیگرومین I از نظر شیمیایی به هم مرتبط هستند. “اگر کسی بخواهد ستیگرومین I تولید کند، روند ما اکنون می تواند بیشتر بهینه شود.”
او خاطرنشان کرد که این فرآیند به محققان در مورد چگونگی تولید ستیگرومین I توسط خشخاش آموزش داد. او گفت: “ما همچنین به طور غیرمستقیم موفق شدیم ثابت کنیم که این ماده در طبیعت چگونه به وجود می آید، که پیامدهای زیادی دارد.” “این شامل این واقعیت است که ممکن است تنها محصول طبیعی متعلق به این خانواده نباشد.
او می‌گوید: «ممکن است تعداد زیادی از این نوع مولکول‌ها در طبیعت با موتیف ساختاری مشابهی وجود داشته باشد که ما هنوز به طور تصادفی با آنها برخورد نکرده‌ایم.
کورتی استاد شیمی رایس است. سیتونن یک مدرس شیمی برنج است. اوسک. بنیاد Huttunen، کمک هزینه تحصیلی یادبود Zevi و Bertha Salsburg، بنیاد ملی علوم (2102462)، مؤسسه ملی بهداشت (R35 GM-136373) و بنیاد Robert A. Welch (C-1764) از این تحقیق حمایت کردند.