Электрохимия прорыв упрощает создание заветный молекулы для лекарств, электроники

Новый метод химии из ученых исследований Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния, значительно упрощает создание важного класса соединений, называемых затрудненных эфиров, которые являются неотъемлемой частью многих препаратов и товарной продукции. Затрудненные эфиры нередко ценят за их особых свойств, но до сих пор требует трудоемких методов синтеза.

Новый метод, сообщается в Nature, могут также помочь привлечь «электрохимия» в русло современной медицинской химии.

Электрохимия включает в себя прохождение тока через соединение в жидком растворе, чтобы генерировать ключ реактивной составляющей. Традиционные методы электрохимии часто очень ограниченные по своим масштабам, но Скриппса исследования ученых показали широкую универсальность их техника показывая, что он может работать быстрее, с более высоким доходом синтезов десятки затрудненных эфиров используются сегодня в продукции.

«Эти соединения, которые, как правило, требуется более десятка шагов, и больше недели работы, чтобы синтезировать, используя стандартные методы,» говорит Фил баран, кандидат экономических наук, Дарлин Shiley стул по химии в Скриппс-научные исследования и старший автор исследования. «С нашим методом, соединения могут быть сделаны всего в несколько шагов-часто менее чем за сутки-и по этой причине, фармацевтические компании, которые знают этот новый метод уже начали использовать его.»

Затрудненных эфиров особенно ценится в качестве структур в лекарства, потому что они могут мощно противостоять ферментов в организме человека, которые иначе быстро деградируют молекулы препарата. Однако стандартный подход к созданию эфиров, в 168-летний процесс, известный как «Вильямсона синтез эфира» становится громоздким, когда нужные эфира включает громоздких боковых групп атомов. Эти атомы могут препятствовать эфира реактивности (таким образом, термин «мешает»).

Баран и его команда в последние годы начали исследовать новые электрохимические методы с надеждой на улучшение по этой старой, но несколько запущенным, области химии для создания ценных молекул, которые в противном случае трудно или невозможно сделать. Для решения задачи синтеза затрудненных эфиров, они исследованы мало-используется электрохимический метод, который называется Хофер-Moest реакции, впервые опубликована в 1902 году.

Этот метод может генерировать важный реакционный Интермедиат молекула, известная как карбкатиона («Карбо-кота-Иона»), необходимых для синтеза эфира от недорогой карбоновой кислоты. Однако, этот метод требует высокого электрического тока и дорогостоящие установки, в том числе и платиновых электродов. Эти и другие факторы имеют крайне ограниченную полезность этой реакции. На протяжении нескольких сотен экспериментов, баран и его команда разработали свои собственные легче и более универсальный метод, который использует слабый электрический ток, совместимый с простой электрохимии оборудования, дешевым угольным электродом, а также улучшение растворителей и электролитов.

В своей статье, баран и его коллеги описывают более 80 примерами затрудненных эфиров они сумели создать, используя новый метод. К ним относятся:

• Ключевой строительный блок потенциального лекарства от рака, которое команда синтезированы в 15 часов с выходом 51%, по сравнению с шесть дней и 3,4 процента доходности по стандартной методике;
• Ключевым кирпичиком потенциальное лекарство от диабета, которое команда синтезировали в три часа в один шаг, по сравнению с 2,5 дней и пять шагов в предыдущем методе;
• Ключевой строительный блок потенциального ВИЧ препарат, который команда синтезировали дешево с шагом в три часа, по сравнению с шесть ступеней и два дня, с требованием к дорогим материалам реакции, и в предыдущем методе;
• Ключевой строительный блок из жидких кристаллов, которые используются в ЖК-мониторах, что команда сделала за один шаг в три часа, по сравнению с четыре этапа в течение двух дней и в предыдущем методе. ЖК-технология широко используется в продуктах, таких как ноутбуки, телевизор с плоским экраном, цифровые фотоаппараты и часы.

В выборе этих и восемь других реальных примеров, ученые обнаружили, что новый метод позволил в среднем на 43%, среднее количество шаг 1,5 и среднем 9,8 часов, по сравнению с в среднем на 19 процентов, 6.3 шагов и около 100 часов, используя предыдущие методы.

«Эти вещества, которые мы знаем, что людей волнует и что делает, поэтому мы ожидаем, что этот способ реально влиять», — говорит баран.

Он отмечает, что новый метод может быть использован на малых или скромных масштабах, например, для произвольного химии лекарств, но и для крупномасштабных химических производств. Кроме того, способ делает его легким для лекарственных химиков для создания наборов или «библиотек» близкородственных соединений; они могут использовать те же основные параметры и исходное соединение, а просто меняются некоторые ингредиенты реакции. Исследование было сотрудничество с лабораторией Донной Blackmond, доктор технических наук, профессор и сопредседатель химии в научно-исследовательских Скриппса.

«Взносы от Донны и ее ученики имеют решающее значение, помогая нам развивать эту химию», — говорит баран. «Они выяснен молекулярный понимание каждого из процессов, происходящих в реакционной колбе, чтобы мы могли рационально оптимизировать новый метод».

Баран и его команда теперь изучает другие возможности применения своего метода.

«Его способность генерировать высокоактивные карбокатионов в мягких условиях предполагает, что мы могли бы использовать его, чтобы сделать другие классы молекул, которые ранее были недоступны», — говорит баран.