Углекислый газ послужит на благо медицине

Совместная работа химиков позволила найти креативный способ использования углекислого газа в благих и даже полезных целях путем его включения с помощью электросинтеза в ряд органических молекул, имеющих жизненно важное значение для развития фармацевтики.

В процессе работы команда сделала инновационное открытие. Изменив тип электрохимического реактора, исследователи смогли получить два совершенно разных продукта, причем оба полезны в медицинской химии.

Результаты опубликованы 5 января в журнале Nature. Соавторами статьи являются постдоки Пэн Ю и Вэнь Чжан, а также Гуо-Куан Сун из Сычуаньского университета в Китае.

Команда из Корнелла под руководством Сонга Лина, профессора химии и химической биологии в Колледже искусств и наук, ранее уже применяла электрохимический процесс для сшивания простых молекул углерода и образования сложных соединений без использования драгоценных металлов или других катализаторов для продвижения химической реакции.

Для нового проекта они выбрали более конкретную цель: пиридин, второе по распространенности гетероциклическое соединение в лекарствах, одобренных FDA. Гетероциклы — это органические соединения, в которых атомы молекул связаны в кольцевые структуры, по крайней мере один из которых не является углеродом. Эти структурные единицы считаются «фармакофорами» за их частое присутствие в лекарственно активных соединениях. Они также часто встречаются в агрохимикатах.

Целью исследователей было получение карбоксилированных пиридинов, т.е. пиридинов с присоединенным к ним диоксидом углерода. Преимущество присоединения углекислого газа к пиридиновому кольцу заключается в том, что это может изменить функциональность молекулы и потенциально помочь ей связываться с определенными мишенями, такими как белки. Однако эти две молекулы не являются естественными партнерами. Пиридин — реактивная молекула, а углекислый газ, как правило, инертен.

Существует очень мало способов прямого введения диоксида углерода в пиридин, — говорит Лин, соавтор статьи, вместе с Да-Ган Ю из Сычуаньского университета.

Существующие методы имеют очень серьезные ограничения.

Лаборатория Лина объединила свои знания в области электрохимии со специализацией группы Ю по использованию углекислого газа в органическом синтезе, и им удалось успешно создать карбоксилированные пиридины.

Электрохимия дает вам возможность набрать потенциал, достаточный для активации даже самых инертных молекул, — сказал Лин.

Именно так мы смогли добиться этой реакции.

Сенсационное открытие команды произошло во время проведения электросинтеза. Химики обычно проводят электрохимическую реакцию одним из двух способов: в неразделенной электрохимической ячейке (в которой анод и катод, подающие электрический ток, находятся в одном растворе) или в разделенной электрохимической ячейке (в которой анод и катод разделены пористой перегородкой, блокирующей крупные органические молекулы, но пропускающей ионы). Один подход может быть эффективнее другого, но оба они производят один и тот же продукт.

Группа Лина обнаружила, что при переходе от разделенной к неразделенной ячейке они могут избирательно присоединять молекулу углекислого газа к различным позициям пиридинового кольца, создавая два разных продукта: С4-карбоксилирование в неразделенной ячейке и С5-карбоксилирование в разделенной ячейке.

Мы впервые обнаружили, что, просто меняя ячейку, которую мы называем электрохимическим реактором, можно полностью изменить продукт, — заявил Лин.

Я думаю, что понимание механики того, почему это произошло, позволит нам продолжить применять ту же стратегию к другим молекулам, не только пиридинам, и, возможно, создавать другие молекулы таким избирательным, но контролируемым способом. Я думаю, что это общий принцип, который можно распространить на другие системы.

08.01.2023


Подписаться в Telegram



Здоровье

NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний

Новое исследование, проведенное группой ученых...

Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть

Основываясь на десятилетних наблюдениях з...

Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни

Нервная анорексия поражает как мужчин, та...

Cell: Выяснилось, почему из-за конфет и жвачки без сахара бывают газы
Cell: Выяснилось, почему из-за конфет и жвачки без сахара бывают газы

Исследователи из Калифорнийского универси...

ИВЛ может травмировать менее эластичные легкие недоношенных
ИВЛ может травмировать менее эластичные легкие недоношенных

Многие недоношенные дети нуждаются в меха...

Neuropsychologia: Как эмоции помогают людям с афазией подбирать слова
Neuropsychologia: Как эмоции помогают людям с афазией подбирать слова

Людям с афазией труднее придумать слова, ...

eGastroenterology: Точная медицина нейтрализует воспалительные болезни кишечника
eGastroenterology: Точная медицина нейтрализует воспалительные болезни кишечника

Распространенность воспалительных заболеваний ...

Virology: Ученые создали белок рецептора COVID в клетках мыши
Virology: Ученые создали белок рецептора COVID в клетках мыши

Группа ученых из Брукхейвенской националь...

Nucleic Acids Research: Ученые открыли ключевые этапы восстановления ДНК
Nucleic Acids Research: Ученые открыли ключевые этапы восстановления ДНК

Изучая социальную мобильность в современн...

Ученые нашли ген, отсутствие которого вызывает бесплодие
Ученые нашли ген, отсутствие которого вызывает бесплодие

Мыши, у которых отсутствует определенный ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса