Et nyt kemisk værktøj til at skabe effektive carbon-nitrogenbindinger, der sænker omkostningerne ved morgendagens medicin

University of Missouri -forskere og samarbejdspartnere har udviklet et nyt kemisk værktøj, der kan hjælpe med at sænke omkostningerne ved receptpligtig medicin. Værktøjet, kaldet Ashphos, er en ligand eller molekyle, der gør det lettere at skabe specielle carbon-nitrogenbindinger. Disse obligationer er rygraden på mere end halvdelen af ​​alle medicin på markedet i dag.

“Hvad der gør Ashphos speciel fra andre eksisterende ligander er, at det er lavet af billige og let at finde materialer, og det er langt bedre med hensyn til aktivitet og effektivitet,” sagde Sachin Handa, lektor i kemi ved Mizzou’s College of Arts og videnskab.

Det er ved design.

Holdet, ledet af Handa og kandidatstuderende Ashish Dusunge, sammen med Biohaven Pharmaceuticals, udviklede Ashphos med det mål at fremme bæredygtig kemi. Arbejdet offentliggøres i tidsskriftet JACS AU.

“Det er miljøvenligt, fordi det er lavet med mindre affald og bruger materialer fra vedvarende kilder,” sagde Handa. “Det vil også gøre medicinproduktionen billigere og hjælpe flere mennesker med at have råd til de medicin, de har brug for.”

Handa, der voksede op i Indien og var en første generation af gymnasiestudent, kender førstehånds vigtigheden af ​​at give overkommelig livreddende medicin.

“Det er fortsat at motivere mig til at bruge min ekspertise som kemiker til at skabe løsninger, der er til gavn for samfundet som helhed,” sagde han.

Andre potentielle applikationer

Når man ser fremad, planlægger forskere at udforske brugen af ​​Ashphos ud over farmaceutiske anvendelser.

En idé er at bruge Ashphos til at skabe nanomaterialer, der kan lette brintudvikling. Hydrogen betragtes som en ren energikilde, og effektive metoder til dens produktion er afgørende for at skifte mod vedvarende energikilder.

En anden idé er at undersøge, hvordan Ashphos kunne hjælpe med at forringe PFA’er eller “evigt kemikalier.” Ved at udvikle en katalysator ved hjælp af ashphos og jordbundne metaller sagde Handa, at de kunne give en potentiel løsning til nedbrydning af disse vedvarende forurenende stoffer.

Mens fremtidige applikationer stadig er under udvikling, viser de alsidigheden af ​​Ashphos og fremhæver dets potentiale til at tackle kritiske udfordringer relateret til energi og miljømæssig bæredygtighed.

Mekanikken i Ashphos

Hvordan fungerer det?

“Ligander som Ashphos letter dannelsen af ​​carbon-nitrogenbindinger ved at stabilisere metalioner og vejlede dem i reaktioner, kaldet Buchwald-Hartwig-aminationer,” sagde Handa, der blev ansat gennem universitetets Mizzouforward-initiativ i 2023. “Dette er vigtigt for meget meget for meget. Udfordrende voluminøse molekyler, der ellers deaktiverer katalysatoren i fravær af ashphos. “

Ashphos, der delvis er navngivet til Dusunge, den første forfatter af undersøgelsen, fungerer ved at binde til et metalatom og omdanne det til en katalysator. Denne katalysator er vigtig for, at reaktionen skal fortsætte. Metalkatalysatoren samler derefter et “meget udfordrende” molekyle indeholdende kulstof og et andet indeholdende nitrogen, hvilket letter dannelsen af ​​en carbon-nitrogenbinding mellem dem, sagde Handa.

I tilfælde af Ashphos fastgøres liganden til et metal – palladium – for at hjælpe det med at fremskynde kemiske reaktioner mere effektivt.

“Det fungerer som en ‘chef’ ved at lede metallet, hvad man skal gøre, og sikrer, at metallet forbliver aktivt og selektivt under processen,” sagde Handa.

Under denne proces kan liganden muligvis midlertidigt løsne sig fra metallet, hvilket gør det inaktivt. Ashphos kan forhindre, at dette sker ved at genindføre metallet med lidt varme, hvilket sikrer, at katalysatoren forbliver aktiv, og reaktionen fortsætter.

“Denne reattachment -evne er nøglen til Ashphos ‘effektivitet og gør den bedre end mange eksisterende ligander,” sagde Handa. “Vores ligand er meget stærk – det er som at låse en dør med en nøgle, hvilket sikrer, at den forbliver sikkert lukket og åbner ikke.”