Fluor-fang-og-vedhæft-processen kan øge lægemiddeleffektiviteten

Når det kommer til kemiske reaktioner, har fluor et ry som et 'magisk kugleatom' for dets evne til at øge et lægemiddels absorption og forlænge dets levetid. Men traditionelle metoder til at tilføje det til forbindelser medfører dyre materialer og kan være vanskelige at få ud af.

Rice University-forskere udviklede en pålidelig og omkostningseffektiv proces til at tilføje fluor til molekyler for at øge effektiviteten af ​​farmaceutiske lægemidler ved hjælp af en jern- og svovlreaktion. Ifølge en undersøgelse offentliggjort i Nature Chemistry , kan den lysaktiverede reaktion både bruges til at frigøre fluor fra carboxylsyrer og til at inkorporere det i alkener ⎯ almindelige byggesten til lægemidler og andre kemiske produkter. Den kemiske vej, der er udviklet af risforskere, giver en ny formel til lettere, billigere og mere effektiv fluorering.

"Hemmeligheden bag mange vigtige lægemidler, fra Prozac til Lipitor, er et atom kaldet fluor," sagde Julian West, Norman Hackerman-Welch Young Investigator og assisterende professor i kemi. "Når det er knyttet til lægemiddelmolekyler, kan dette lille atom få behandlingerne til at virke hurtigere i længere tid og med færre bivirkninger. Men det er svært at vedhæfte fluor, når man laver lægemidler. Eksisterende processer kræver ofte kemikalier, der er meget dyre, farligt reaktive, og som bare donerer sig. fungerer ikke særlig godt."

Den vestlige forskningsgruppe spekulerede på, om den kunne finde en måde at tilføje fluor til molekyler gennem en billig, effektiv og sikker proces.

"Dette var en stor idé, da vi startede vores forskergruppe i 2019, men vi følte os ret sikre på, at vi kunne gøre det efter at have opdaget, at jern og svovl kan arbejde sammen om at skabe en slags reaktion kaldet decarboxylering ," sagde West.

I modsætning til de ædle metaludgangsmaterialer, der bruges til at syntetisere molekyler til en række industrier, er mere almindelige elementer som jern og svovl let tilgængelige, billige og rigelige rundt om i verden. Tidligere i år fandt forskergruppen i West ud af, at når det skinner lys på jern og svovl, interagerer de som larmende bargæster, der bryder ud i en nærkamp med nok energi til at bryde carboxylsyremolekyler fra hinanden og frigøre fluoratomer til brug andre steder.

"Carboxylsyrer er overalt; de er billige, tilgængelige og hårdføre," sagde West. "Problemet er, at selve deres stabilitet gør dem svære at bryde ind i nyttige dele. Hvis jern og svovl kunne decarboxylere disse almindelige materialer, hvilket gør deres fluoratomer tilgængelige, så ville vi være afsted til racerne."

Da forskerne havde fundet ud af, hvordan de skulle frigøre fluor fra disse stabile forbindelser, skulle de derefter finde ud af, hvordan de skulle genmonteres på en effektiv og sikker måde. Risdoktoralun Yen-Chu Lu og kemistuderende Kang-Jie (Harry) Bian fandt ud af, at fluorerede carboxylsyrer kunne reagere med alkener, en anden almindelig del af lægemiddelmolekyler.

"Alkener er oftest brugt til at hjælpe med at sætte stofferne sammen, fordi de kan omdannes til mange forskellige ting, som et fundament, som mere komplekse dele kan bygges på," sagde West. "Yen-Chu og Harry fastslog, at den samme jern- og svovlkombination, som knækkede carboxylsyren, kunne lette bindingen af ​​det nyligt afslørede fluorfragment til alkener."

Ikke alene er den nye strategi hurtig, enkel og sikker, men den ser også ud til at være anvendelig til en lang række anvendelser.

"Hvis du vil tilføje et andet fluorstykke, skal du bare tilføje en anden carboxylsyre," sagde West.

Lu og Bian arbejdede sammen med Rice-studerende Shih-Chieh Kao og studerende Xiaowei Chen og David Nemoto Jr. for at stressteste strategien.

"De skubbede virkelig denne tilgang til sine grænser og har endnu ikke opdaget dens grænser," sagde West. "Teamet gjorde et fantastisk stykke arbejde, og jeg er super heldig at have så kreative kolleger i vores gruppe."

Flere oplysninger: Bian, KJ. et al, Fotokatalytisk hydrofluoralkylering af alkener med carboxylsyrer, Naturkemi (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01365-0. www.nature.com/articles/s41557-023-01365-0

Journaloplysninger: Naturkemi

Leveret af Rice University