전기화학은 탄소를 유용한 분자로 변환합니다.

[아름이]

전기화학은 탄소를 유용한 분자로 변환합니다.
날짜:
2023년 1월 5일
원천:
코넬대학교
요약:
화학 협력을 통해 이산화탄소를 건강에 좋고 심지어 건강하게 사용할 수 있는 창의적인 방법이 탄생했습니다. 즉, 전기합성을 통해 제약 개발에 필수적인 일련의 유기 분자에 이산화탄소를 통합하는 것입니다.

화학 협력을 통해 이산화탄소를 건강에 좋고 심지어 건강하게 사용할 수 있는 창의적인 방법이 탄생했습니다. 즉, 전기합성을 통해 제약 개발에 필수적인 일련의 유기 분자에 이산화탄소를 통합하는 것입니다.

그 과정에서 팀은 혁신적인 발견을 했습니다. 전기 화학 반응기의 유형을 변경함으로써 완전히 다른 두 가지 제품을 생산할 수 있었으며 둘 다 의약 화학에 유용합니다.

연구팀의 논문 "Electrochemical Reactor Dictates Site Selectivity in N-Heteroarene Carboxylations"는 Nature 에 1월 5일 게재되었습니다 . 이 논문의 공동 저자는 박사후 연구원인 Peng Yu와 Wen Zhang, 중국 Sichuan University의 Guo-Quan Sun입니다.

예술 및 과학 대학의 화학 및 화학 생물학 교수인 Song Lin이 이끄는 Cornell 팀은 이전에 전기 화학 공정을 사용하여 간단한 탄소 분자를 함께 연결하고 복잡한 화합물을 형성하여 귀금속 또는 기타 촉매가 필요하지 않습니다. 화학 반응을 촉진하기 위해.

새로운 프로젝트를 위해 그들은 FDA 승인 약물에서 두 번째로 널리 퍼진 헤테로사이클인 피리딘이라는 보다 구체적인 목표를 목표로 삼았습니다. 헤테로사이클은 분자의 원자가 고리 구조로 연결되어 있는 유기 화합물이며, 그 중 적어도 하나는 탄소가 아닙니다. 이러한 구조 단위는 의약 활성 화합물에 자주 존재하기 때문에 "약물학단(pharmacophores)"으로 간주됩니다. 그들은 또한 일반적으로 농약에서 발견됩니다.

연구원의 목표는 카르복실화된 피리딘, 즉 이산화탄소가 부착된 피리딘을 만드는 것이었습니다. 피리딘 고리에 이산화탄소를 도입하는 이점은 분자의 기능을 변화시킬 수 있고 잠재적으로 단백질과 같은 특정 표적에 결합하는 데 도움이 된다는 것입니다. 그러나 두 분자는 자연스러운 파트너가 아닙니다. 피리딘은 반응성 분자인 반면 이산화탄소는 일반적으로 불활성입니다.

“이산화탄소를 피리딘에 직접 도입하는 방법은 거의 없습니다. "현재 방법에는 매우 심각한 한계가 있습니다."

Lin의 연구실은 유기 합성에서 이산화탄소를 활용하는 Yu의 그룹의 전문성과 전기화학에 대한 전문 지식을 결합하여 카르복실화 피리딘을 성공적으로 생성할 수 있었습니다.

"전기화학은 가장 불활성인 분자 중 일부를 활성화하기에 충분한 잠재력을 다이얼링할 수 있는 레버리지를 제공합니다."라고 Lin은 말했습니다. "그것이 우리가 이 반응을 얻을 수 있었던 방법입니다."

팀의 뜻밖의 발견은 전기 합성을 수행하는 동안 나타났습니다. 화학자들은 일반적으로 다음 두 가지 방법 중 하나로 전기화학 반응을 실행합니다. 분할되지 않은 전기화학 전지(전류를 공급하는 양극과 음극이 동일한 용액에 있음) 또는 분리된 전기화학 전지(양극과 음극이 큰 유기 분자는 차단하지만 이온은 통과시키는 다공성 분배기). 한 접근 방식이 다른 접근 방식보다 더 효율적일 수 있지만 둘 다 동일한 제품을 생성합니다.

Lin의 그룹은 분열된 세포에서 분열되지 않은 세포로 전환함으로써 이산화탄소 분자를 피리딘 고리의 다른 위치에 선택적으로 부착하여 두 가지 다른 생성물, 즉 분열되지 않은 세포에서 C4-카르복실화와 분열된 세포에서 C5-카르복실화를 생성할 수 있음을 발견했습니다.

"우리가 전기 화학 반응기라고 부르는 셀을 단순히 변경함으로써 제품이 완전히 변경된다는 사실을 발견한 것은 이번이 처음입니다."라고 Lin은 말했습니다. "왜 그런 일이 일어났는지에 대한 기계론적 이해는 우리가 피리딘뿐만 아니라 다른 분자에도 동일한 전략을 계속 적용할 수 있게 해 줄 것이며, 선택적이면서도 통제된 방식으로 다른 분자를 만들 수도 있을 것입니다. 이것이 일반화될 수 있는 일반적인 원칙이라고 생각합니다. 다른 시스템에."

이 프로젝트의 이산화탄소 활용 형태가 기후 변화라는 세계적인 문제를 해결하지는 못하겠지만 "이는 과도한 이산화탄소를 유용한 방식으로 사용하기 위한 작은 발걸음입니다."라고 Lin은 말했습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/