新的催化剂体系改进过程的有机分子

化学家的冲绳理工学院科学技术研究生院(OIST)已经开发出一种有机催化剂,可以驱动反应使用丙酮酸-许多代谢途径的关键生物分子,实现使用传统工业技术困难和复杂。

这项研究最近发表在有机的信,是一个重要的一步简化生产过程,提高分子的范围可以由丙酮酸,如氨基酸或乙醇酸,用于药物发现的努力和药物。

“催化剂物质,控制和加速化学反应不包括最终产品,是至关重要的工具,化学家,“说Santanu Mondal,博士生化学与化学生物工程单位OIST和这项研究的第一作者。尤其是”和有机催化剂,将彻底改变整个行业,让化学更可持续。”

目前,金属催化剂用于工业,这往往是昂贵的获得和产生危险废物。金属催化剂也容易与空气和水反应,使他们难以储存和处理。但有机催化剂是由常见的元素,比如碳,氢,氧,氮,所以它们更便宜,更安全,更环保。

“最重要的这些优势,我们新开发的有机催化剂体系也促进反应使用丙酮酸不容易实现使用金属催化剂,”Santanu补充道。

在所有的化学反应,他继续解释,分子可以通过赠送电子反应,或接收他们。丙酮酸是更好地接收电子反应时,通常使用这种方法在工业、生产有机醇类和溶剂。但是在我们的身体内,蛋白质叫做酶催化剂可以驱动反应中丙酮酸捐赠电子产生分子脂肪酸和氨基酸。

通过灵感来自这些酶,研究人员设计了一个系统由两个有机小分子催化剂,酸和胺,部队丙酮酸作为电子供体。

在反应中,胺丙酮酸结合,使一个中间分子。酸然后覆盖中间分子的一部分,而另一部分,可以捐赠电子,自由做出反应,形成一种新产品。

重要的是,催化剂体系是高度选择性会让哪些形式的产品。就像我们的手,许多生物分子是不对称的,可以以两种形式存在,互为镜像。这些分子类似,但往往有不同的属性。

“有机催化剂可以设计的方式结束时的反应,这些镜像形式中只有一个,“Santanu说。“在制药行业尤其有益,形式可能是一种有效的治疗方法之一,但其他形式可能有毒。”

丙酮酸的反应,研究人员能够选择性地在两个中选择镜像形式的最终产品,通过改变胺的镜像形式被用于催化反应。

目前,有机反应的催化剂体系只会在丙酮酸与特定类的有机分子,称为亚胺环。但最终,该研究小组的梦想创造下一代丙酮酸的催化剂,是普遍的,这意味着它可以加快反应丙酮酸和广泛的有机分子之间。

“通用催化剂,化学家能够轻易让一个数组从丙酮酸的各种产品,在两种镜像形式,“Santanu说。“这将有许多有意义的对社会的影响,如加快新药的发展。”

参考:户伸RD Mondal年代,Bethi V,等。控制丙酮酸酯的反应催化剂:直接拆分来amine-based催化剂催化丙酮酸酯的曼尼希反应系统。Org。2022;24 (9):1853 - 1858。doi:10.1021 / acs.orglett.2c00436

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