Chemici ze Stanfordské univerzity poprvé dokončili kompletní syntézu batrachotoxinu, hlavní složky jedu listolezeckých žab (rod z čeledi šípatkových). Tato látka se využívá ve výzkumu jako aktivátor sodíkových kanálů v buněčných membránách a zároveň je nejsilnějším neproteinovým jedem se steroidní strukturou. Syntéza sestávala z 24 preparativních kroků, což je téměř dvakrát méně než všechny předchozí pokusy o získání sloučeniny. Celkový výtěžek byl asi dva miligramy (0,25 procenta teoretického maxima). Studie byla publikována v časopise Věda.
Batrachotoxin byl poprvé izolován v roce 1963 ze zástupců rodu listolezců. Tento rod zahrnuje nejjedovatější známý druh žáby – hrozný listolezec (Phyllobates terribilis), žijící v Jižní Americe. Jeden jedinec tohoto druhu může obsahovat až 500 mikrogramů toxinu. Místní obyvatelé používali jed listolezců k lovu – používali ho k otravě hrotů šípů. Toxická dávka pro myši je přibližně dva mikrogramy na kilogram tělesné hmotnosti.
Neurotoxicita látky je spojena s její schopností vázat se na sodíkové kanály v buněčných membránách. Batrachotoxin je otevírá a činí je „nepochopitelnými“, které ionty vstupují do buňky. Výsledkem je, že i při klidovém potenciálu na buněčné membráně jsou kanály otevřené, což zastaví přenos nervových vzruchů. V organismálním měřítku to vede k arytmii a zástavě srdce. Ačkoli není známo žádné protijed, další jed, tetrodotoxin z ryb, může zabránit depolarizaci buněčných membrán. Má přesně opačný efekt.
Dnes se batrachotoxin používá ve výzkumu – s jeho pomocí chemici studují dynamiku chování sodíkových kanálů. Cílem takové práce je hledat malé jednoduché molekuly schopné měnit stav kanálů. Vyhledávání v databázi Google Scholar přináší asi 5,5 tisíce článků souvisejících s aktivitou látky. Přirozené zdroje batrachotoxinu jsou však omezené: nejjedovatější listolezci mají status ohrožených nebo téměř zranitelných druhů. Celkový „přírodní zdroj“ toxinu byl v roce 2009 necelých 170 miligramů (v prvních letech jeho množství dosahovalo gramu). Kromě toho byl toxin nalezen u řady brouků a ptáků, ale v malých množstvích (řádově mikrogramy na jednotlivce).
Pokusy o syntézu batrachotoxinu se provádějí od roku 1998, kdy chemici na Harvardu provedli formální syntézu této látky ve více než 40 fázích. Konečným produktem byl batrachotoxinin-A, který chemici nepřeměnili na cílovou látku s odkazem na existenci dobře známé techniky. Výtěžek látky byl 400 mikrogramů směsi dvou zrcadlových izomerů.
Hlavním problémem syntézy je složitá prostorová struktura molekuly. Mimo jiné obsahuje těžko konstruovatelný fragment pohonné hmoty, kde jsou k jednomu spojení připojeny tři cykly najednou, jako lopatky k ose. Důkladná analýza nejnovějších pokroků v oblasti organické syntézy a plánování práce umožnila autorům nové práce nejen zkonstruovat ji ve 25 preparativních krocích, ale také samostatně získat dva zrcadlové izomery batrachotoxinu: (–)- a ( +)-deriváty.
V přírodě se vyskytuje pouze (-)-izomer batrachotoxinu. Jeho zrcadlový analog, jak zjistili autoři práce, má opačný účinek než jed: neotevírá, ale ucpává sodíkové kanály.
Jedním z historických úkolů úplných syntéz určitých přírodních látek je prokázat strukturu. Poté, co chemici syntetizovali analog přírodního alkaloidu, porovnávali jeho bod tání, barvu, spektrální charakteristiky a další charakteristiky s cílovou látkou. Jedním z nejznámějších příkladů totálních syntéz je Woodworthova práce o syntéze vitaminu B12 (kyanokobalamin). Vypracování strategie a práce samotné trvalo více než deset let, syntéza sestávala z 95 přípravných fází. Pracovalo na něm 91 postdoktorandů a 12 postgraduálních studentů z 19 zemí a na opačných stranách Atlantského oceánu byly syntetizovány dva významné fragmenty molekuly.
