Безопасный способ синтеза лекарств

Взаимодействие микробиома с медициной

Ученые создали новый, более безопасный метод превращения карбенов в более стабильные молекулы.

Исследователи используют силу карбенов для улучшения производства лекарств.

Карбены являются одними из наиболее адаптируемых строительных блоков в органической химии, но они также могут быть опасно горячими. Из-за их взрывоопасности в лаборатории ученые часто избегают использования этих очень реактивных молекул.

Однако в новом исследовании, которое только что было опубликовано в журнале Science, исследователи из Университета штата Огайо описывают новый, более безопасный метод превращения этих короткоживущих высокоэнергетических молекул в гораздо более стабильные.

«Карбены содержат невероятное количество энергии», — сказал Дэвид Нагиб, соавтор исследования и профессор химии и биохимии в штате Огайо. «Ценность этого в том, что они могут делать химию, которую вы просто не можете сделать никаким другим способом».

Фактически, сотрудники лаборатории Нагиб специализируются на использовании реагентов с такой большой химической энергией и внесли свой вклад в разработку множества новых веществ и процессов, которые в противном случае были бы химически недостижимы.

В этом исследовании исследователи создали катализаторы из недорогих, распространенных на Земле металлов, таких как железо, медь и кобальт, и объединили их, чтобы облегчить свой новый метод использования карбена.

Им удалось направить силу реактивных карбенов на производство ценных молекул в гораздо большем масштабе и намного быстрее, чем стандартные подходы. Нагиб сравнил это развитие с тем моментом, когда инженеры открыли, как использовать сталь, а не кирпич и раствор для строительства небоскребов.

Циклопропан

Например, одной молекулярной особенностью, которую химики с трудом смогли создать, является циклопропан, маленькое натянутое кольцо скрученных химических связей, встречающееся в некоторых лекарствах. Совсем недавно циклопропан использовался в качестве ключевого ингредиента пероральных противовирусных таблеток под названием «Паксловид». Используемая для лечения COVID-19 таблетка снижает тяжесть заболевания, останавливая репликацию вируса, а не убивая его полностью.

Хотя циклопропан, необходимый для изготовления лекарства, было трудно создать в больших количествах, Нагиб сказал, что он считает, что новый метод его лаборатории может быть применен для более быстрого создания лекарства и в большем масштабе. «Наш новый метод обеспечит лучший доступ к десяткам типов циклопропанов для включения во все виды лекарств для лечения болезней», — сказал он.

Хотя исследование команды имеет потенциальное применение за пределами фармацевтической сферы, например, в агрохимикатах, Нагиб сказал, что больше всего увлечен тем, как их инструмент может ускорить открытие новых целевых лекарств. «Технически наши методы можно применить к чему угодно», — сказал он. «Но в нашей лаборатории нас больше интересует доступ к новым типам более сильнодействующих препаратов».

• Нагиб предсказывает, что, используя процесс, разработанный его командой, химический реагент, который в настоящее время требует 10 или 12 шагов для производства (с помощью взрывчатых промежуточных продуктов), можно было бы сделать за четыре или пять, что сокращает почти 75% времени, необходимого для изготовления.
• В целом, Нагиб выразил надежду, что это исследование поможет другим химикам выполнять свою работу.
• «В мире есть много действительно замечательных ученых, которые занимаются такой химией, и с помощью нашего инструмента у них потенциально может быть более безопасная лаборатория», — сказал Нагиб. «Привкус науки, которой мы занимаемся, самая приятная награда — это когда другие люди используют наши химические методы для улучшения важных молекул».

Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения, Национальным научным фондом и Фондом Слоана.

Источник

Метки: синтез