Brug af elektricitet til at skabe forbindelser til lægemidler, andre kemikalier

Hvad har krudt, penicillin og teflon til fælles? De var opfindelser, der tog verden med storm, men de blev alle skabt ved et fuldstændigt tilfælde.

I en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Science , brugte forskere elektricitet til at udvikle et værktøj, der kan gøre det nemmere og billigere at fremstille de forbindelser, der bruges i lægemidler og andre naturlige produkter. Alligevel føjer denne opfindelse sig også ind i rækken af ​​de mange uventede innovationer, der kom før den.

Christo Sevov, medforfatter af undersøgelsen og assisterende professor i kemi og biokemi ved Ohio State University, var en del af et team, der oprindeligt forsøgte at forberede en katalysator, der kunne aktiveres af elektricitet for at danne bindingerne af de målrettede lægemiddelforbindelser .

Deres undersøgelses resultater tyder på en generel retningslinje for at tage billige og meget rigelige materialer og bruge dem til at skabe komplekse forbindelser, der normalt ikke ville fungere sammen. Strømlining af denne kemiske proces kunne give forskere mulighed for sikkert at skabe mere værdifulde produkter med færre trin og mindre spild.

Men for rent faktisk at lette deres kemiske reaktioner i laboratoriet i stedet for at bruge højenergireagenser eller tilsatte stoffer, som det er sædvanligt, når man syntetiserer materialer, udnyttede Sevovs team kraften fra elektricitet.

Fordi elektricitet er økologisk bæredygtig, har der for nylig været et skub i industrisektoren for at bevæge sig hen imod brugen af ​​elektrokemi for at fremme kemiske ændringer.

"Det er en meget attraktiv måde at lave kemi på i disse dage, fordi vi har total kontrol over, hvordan vi kører disse reaktioner," sagde Sevov.

Forskningen har brede anvendelsesmuligheder inden for medicin og i fremstillingen af ​​produkter som landbrugskemikalier (som pesticider eller herbicider) og visse plasttyper. Men Sevovs opdagelse, selv om den tilsyneladende var serendipit, krævede masser af hårdt arbejde og tålmodighed for at komme rigtigt.

"Det tog måske tre måneder at teste forskellige kombinationer af tilsætningsstoffer, indtil pludselig noget virkede, og det fungerede fænomenalt godt," sagde Sevov. "At komme til det kompleks gjorde det muligt for os at sy materialer sammen, som er meget svære at sy sammen under normale omstændigheder."

Fordi de ædle metaller, som mange kemikere bruger som katalysatorer, kan koste en pæn krone, valgte Sevovs team et nikkelatom som katalysator for deres værktøj. I kemi er katalysatorer ansvarlige for at øge eller mindske hastigheden af ​​den kemiske reaktion, når de danner og skaber bindinger.

"At være i stand til at bruge katalysatorer, der er meget billige, som nikkel, er meget gavnligt for alle i hele samfundet generelt," sagde han. Udover at være et billigt alternativ for virksomheder, der producerer lægemidler, plastik og polymerer, holder brugen af ​​nikkel også prisen på fødevarer nede. For eksempel, hvis landmændene skulle betale mere for de landbrugskemikalier, som disse kemiske reaktioner hjælper med at skabe, ville prisen på deres afgrøde stige proportionalt, sagde Sevov.

For at bygge videre på deres forskning vil holdet fortsætte med at samarbejde med Merck, en multinational medicinalvirksomhed, for at prøve at skabe andre produkter ved hjælp af vanskeligere reaktioner og mere komplekse molekyler. Men med deres seneste opdagelse sagde Sevov, at han er optimistisk over, at deres arbejde vil begynde at skabe helt nye veje inden for kemi.

"Vi vil drage fordel af dette virkelig reaktive mellemprodukt og se, hvor langt vi kan køre med det," sagde Sevov. + Udforsk yderligere

Forskere elektrificerer aluminium for at fremskynde vigtig proces