Новое исследование предлагает инновационный способ получения разнообразных химических строительных блоков
Химики разработали новый способ получения разнообразных химических строительных блоков, используя металлические карбены. Это открывает новые возможности в синтезе лекарств и создании материалов.
Карбены — это короткоживущие, высокореактивные атомы углерода, обычно используемые в химических реакциях, важных для синтеза лекарств и разработки материалов. В лаборатории их создание может быть особенно сложным из-за ограниченного количества методов и их потенциальной опасности.
Подход, разработанный исследователями из Университета штата Огайо, значительно упростил производство металлических карбенов
Дэвид Нагиб, соавтор исследования, заслуженный профессор искусств и наук, профессор химии и биохимии в Университете штата Огайо, сказал: «Наша цель — определить, сможем ли мы разработать новые методы получения карбенов, которых раньше не было. Потому что, если бы вы могли использовать их более мягким каталитическим способом, вы могли бы достичь новой реактивности, что, по сути, мы и сделали».
Метод создания карбенов
Исследователи разработали метод создания карбенов, используя железо в качестве металлического катализатора и объединив его с молекулами на основе хлора, которые легко генерируют свободные радикалы. Исследование было опубликовано в журнале Science.
Вместе эти ингредиенты работали для формирования карбена по выбору исследователей, включая многие, которые ранее не были созданы. Затем, чтобы запустить химическую реакцию, эти карбены быстро присоединяются к другой молекуле в напряжённой связи, образуя циклопропан, имеющий треугольную форму.
Циклопропаны — жизненно важные фрагменты для синтеза лекарств и агрохимикатов
Трёхсторонние молекулярные фрагменты жизненно важны для синтеза лекарств и агрохимикатов, отчасти из-за их небольшого размера и необычной энергии. Но, хотя существует множество способов синтеза этой формы, работа этой команды была вдохновлена поиском лучших способов их создания.
«Наша лаборатория одержима идеей как можно скорее получить лучшие методы синтеза циклопропанов», — сказал Нагиб. «Мы стремимся изобрести лучшие инструменты для создания лучших лекарств, и попутно мы решили огромную проблему в мире карбенов».
Перспективы метода
Расшифровав одну из величайших задач химии, команда также обнаружила, что их метод хорошо работает в воде, что позволяет предположить, что металлические карбены однажды можно будет надёжно создавать внутри живой клетки для поиска новых мишеней для лекарств.
По словам Нагиба, этот новый подход примерно в 100 раз лучше, чем предыдущие химические инструменты, созданные его лабораторией за последнее десятилетие.
Команда ожидает, что их открытие окажет огромное влияние, поскольку доступ к новому способу создания и классификации карбенов означает, что текущий неэффективный многоступенчатый процесс их производства может быть упрощён и сделан более безопасным.
Эта работа может предотвратить нехватку важных лекарств, таких как антибиотики и антидепрессанты, а также лекарств для лечения сердечных заболеваний, COVID и ВИЧ-инфекций.
Предоставлено Университетом штата Огайо