现代的炼金术士正在化学环保

古代炼金术士试图把铅和其他常见金属变成金和铂。现代化学家保罗Chirik普林斯顿大学的实验室正在改变的反应,取决于环境不友好的贵金属,找到更便宜、更环保的替代品取代铂、铑等贵金属在药品生产和其他反应。

他们发现一个革命性的方法,使用钴和甲醇产生癫痫药物之前需要铑和二氯甲烷,一种有毒的溶剂。他们的新反应工作更快、更便宜,它可能有一个小得多的环境影响,爱德华兹Chirik说美国桑福德的化学教授。“这凸显了绿色化学的一个重要的原则——更环保的解决方案也可以首选一个化学,”他说。这项研究发表在《华尔街日报》科学5月25日。

“药物发现和处理涉及各种各样的奇异的元素,“Chirik说。“我们开始这个项目也许十年前,它真的是出于成本。铑和铂等金属非常贵,但是随着工作的发展,我们意识到还有很多比简单的定价……有巨大的环境问题,如果你想想挖铂的地上。通常,您要走了大约一英里深,地球移动10吨。有一个巨大的二氧化碳排放量。”

Chirik和他的研究小组与化学家从默克公司公司,找到更环保的方法来创建所需的材料现代药物化学。合作已经启用了由美国国家科学基金会的拨款学术的机会与行业(GOALI)计划。

一个棘手的方面是,许多分子和左撇子形式,有不同的反应,有时危险的后果。美国食品和药物管理局有严格的要求,以确保药物一次只有一个“手”,称为单一对映体药物。

只“化学家们面临的挑战是发现方法合成药物分子的一方面,而不是合成两个,然后分开,“Chirik说。“金属催化剂,历史上基于贵金属铑,一直肩负着解决这一挑战。我们的论文表明,地球上充足的金属,钴,可以用来合成癫痫药物Keppra只是一方面。”

五年前,Chirik的实验室的研究人员表明,钴可以单一对映体的有机分子,但只有使用相对简单,而不是用药物活性化合物,使用有毒溶剂。

“我们是推动示范原则到实际的例子,证明钴可以超越贵金属和更环保的条件下工作,”他说。他们发现他们的新钴比专利技术是更快和更有选择性的铑的方法。

“我们的论文演示了一个罕见的情况下,一个地球上充足的过渡金属可以超过贵重金属的性能的合成单一对映体药物,”他说。“我们开始过渡到不仅是地球上充足的催化剂替代贵金属的,但它们提供了独特的优势,无论是新的化学反应,没有人曾经见过的或改进的反应或减少环境足迹”。

贱金属不仅便宜,比稀有金属对环境友好,但这项新技术在甲醇比铑的氯化溶剂环保要求。

“制造药物分子,因为他们的复杂性,是一种最浪费的过程在化学工业中,“Chirik说。“大部分的废物生成使用的溶剂进行反应。专利的药物依赖于二氯甲烷,最环保的有机溶剂。我们的工作表明,不仅地球上充足的催化剂在甲醇,绿色溶剂,也在这一媒介表现最佳。

“这是一个革命性的突破地球上充足的金属催化剂,因为这些历史上没有贵金属一样健壮。我们的工作表明,金属和溶剂中可以更环保的。”

甲醇是一种常见的单手使用贵金属化学溶剂,但这是第一次已被证明是有用的在钴系统中,马克斯Friedfeld提到的,论文的第一作者、前Chirik研究生的实验室。

钴的绿色溶剂亲和力是一种意外,Chirik说。“十年来,基于地球上充足的铁和钴等金属催化剂需要非常干燥和纯粹的条件,这意味着催化剂本身非常脆弱。通过在甲醇操作,不仅是环境的反应有所改善,但催化剂更容易使用和处理。这意味着钴应该能够竞争甚至比贵金属加氢之外的扩展在许多应用程序中。”

与默克公司合作是关键这些发现,研究人员指出。

Chirik说:“这是一个很好的例子的academic-industrial协作和突显出非常基本的——电子流动不同钴与铑怎么样?——可以通知应用——如何使一个重要的药在一个更可持续的方式。我认为它是安全的,我们就不会发现这个突破两组在默克和普林斯顿大学自己行动。”

Shevlin关键是体积,迈克尔说,助理首席科学家催化实验室的进程在默克公司研发公司,和一个研究报告的合著者。

”而不是仅仅几个实验来测试一个假设,我们可以快速建立大型阵列的实验覆盖数量级更多的化学空间,”说道。“协同是巨大的;科学家马克斯Friedfeld和亚伦(合著者和研究生)中可以在我们实验室进行成百上千的实验,然后把最有趣的结果回到普林斯顿详细研究。他们学习什么之后再通知下一轮试验。”

Chirik的实验室专注于“同质催化”,这个词反应使用的材料已经在工业溶剂溶解。

“同质催化通常这些贵金属领域的底部的元素周期表,“Chirik说。元素周期表”,因为他们的立场,他们往往非常可预测的电子的变化——两个一次——这就是为什么你可以做珠宝的这些元素,因为他们不氧化,他们不与氧气。所以当你去地球上充足的元素,通常在第一行的元素周期表,电子结构,电子移动的元素——如何变化,所以你开始单电子化学,这就是为什么你看到这些元素诸如生锈。

Chirik的方法提出了一个激进的改变对整个领域,化学教授董v说加州大学欧文分校的他并没有参与这项研究。“传统化学通过他们所谓的两电子发生氧化反应,通过单电子氧化和保罗的发生,”她说。“那听起来不像一个大的区别,但这是一个戏剧性的差异对于一个化学家。这是我们关心的——如何在电子和原子水平的工作。当你谈论发生的途径通过电子,你通常预计的一半,这是一个大问题……这就是为什么这个工作很令人兴奋。你可以想象,一旦我们摆脱这个模具,你可以把它应用到别的事情,也是。”

“我们在元素周期表的人们还没有,很长一段时间,所以这是一个巨大的财富的新基础化学、“Chirik说。“通过学习如何控制这个电子流动,世界对我们是开放的。”

这篇文章被转载材料所提供的普林斯顿大学。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。