Простой и недорогой способ связать атомы углерода вместе

Активным ингредиентом многих лекарств является так называемая малая молекула: она больше воды, намного меньше антитела и состоит в основном из углерода. Однако сложно создать такие молекулы, если для них требуется четверичный углерод — атом углерода, связанный с четырьмя другими атомами углерода. Но теперь ученые Scripps Research обнаружили потенциально экономически эффективный способ создания этих хитрых мотивов.

В новых выводах, опубликованных в Наука 5 апреля 2024 года химики-исследователи Scripps показывают, что можно преобразовать химическое сырье в четвертичные углероды, используя один недорогой железный катализатор. Этот метод может принести пользу разработчикам лекарств, удешевив и упрощая производство молекул в малых и больших масштабах.

«Четвертичные углероды широко распространены в различных областях исследований — от открытия лекарств до материаловедения», — говорит соавтор исследования Натан Дао, доктор философии. кандидат в Scripps Research. «Однако синтез четвертичных углеродов является давней проблемой в области органической химии, обычно требующей многочисленных этапов и зависящей от суровых условий или менее доступных исходных материалов».

Помимо Дао, соавторами исследования были Сюй-Чэн Ган и Бэньсян Чжан.

Катализаторы – это вещества, используемые для ускорения скорости химической реакции. Иногда для ускорения определенной реакции и получения желаемого результата необходимо несколько разных катализаторов: настоящий «реакционный суп». Но катализаторы могут быть очень дорогими, и они не всегда реагируют должным образом — и чем больше катализаторов используется, тем больше отходов образуется. Но ученые Scripps Research определили, что один катализатор может выполнять несколько важных ролей.

«Сложная химическая реакция часто требует множества взаимодействующих компонентов», — говорит состарший автор Райан Шенви, доктор философии, профессор кафедры химии Scripps Research. «Преимущество этой работы в том, что она невероятно проста».

Команда определила простые условия для преобразования карбоновых кислот и олефинов, двух основных классов химического сырья (или сырья, которое питает машины или промышленные процессы), в четвертичные углероды с помощью недорогого катализатора на основе железа. Кроме того, это химическое сырье не только широко распространено, но и недорого.

«Подобные реакции в последнее время набирают обороты, поэтому это открытие было неизбежным», — объясняет Шенви. «Эти фрагменты уже были в литературе, но никто раньше их не соединял».

В целом, исследование, проведенное в сотрудничестве с лабораторией старшего соавтора Фила Барана, доктора философии, заведующего кафедрой химии Scripps Research доктора Ричарда А. Лернера, подчеркивает продолжающуюся роль химии. в развитии современных технологий и фармацевтики.

«Эта работа — еще одна яркая демонстрация силы атмосферы сотрудничества в Scripps Research, позволяющей выявить новые преобразования, которые могут оказать существенное влияние на упрощение практики органического синтеза», — добавляет Бэран.

Помимо Гана, Чжана, Дао, Барана и Шенви, авторами исследования «Углеродная кватернизация окислительно-восстановительных активных эфиров и олефинов путем декарбоксилирующего сочетания» являются Ченг Би, Майтхили Покле, Лиян Кан и Ю Кавамата из Scripps Research; Майкл Р. Коллинз из Pfizer Pharmaceuticals; Чет К. Тироль из Pfizer Medicine Design; и Филипп Н. Болдук и Майкл Никастри из Biogen Inc.