水稻科学家简化了药物的获取

拉兹洛·库尔蒂和他的团队开发了一步法来制造关键的前体

莱斯大学(Rice University)的化学家们在一个容器里，在室温下，就能制造出有价值的药物前体，他们说，这种前体可能会改变整个行业。

化学家拉兹洛·库尔蒂(Laszlo Kurti)的莱斯团队介绍了一种廉价的有机合成技术，它可以催化氮原子向烯烃(不饱和有机化合物，也称为烯烃)的转移。

暴露的氮原子对药物的发现至关重要。水稻生产过程中，氮和氢在三角形氮吡啶产物中结合，这些氮和氢很容易与其他物质发生反应。

莱斯大学(Rice University)一种用于生产叠氮烯醚类化合物(药物设计的基础材料)的方法，使这种方法比目前使用金属催化剂的方法成本低得多，而且更环保。由库尔蒂研究小组提供

库尔蒂说，最重要的是，他的实验室的有机催化氮化过程将氮转移到尚未修饰或功能化的烯烃上。

他说:“这些未被激活的烯烃是商品化学品，但很难功能化。”“我们现在能够在操作简单和温和的条件下通过这种化学反应做到这一点。”

他说，把它们变成含氮的小分子使它们更有用。“然后你可以把它们转化成更复杂的分子，”他说。“这些氮氢叠氮烯是基本的建筑材料。”

该实验室在《自然催化》杂志上详细介绍了新的叠氮化技术。

库尔蒂和他的团队多年来一直在朝着这个方向努力，他们先是在将氮转化为芳基金属的过程中淘汰了昂贵的催化剂，后来又将烯醇醚转化成氮，用于制造氨基酮，这是化学工业的原料。

“烯醇醚的直接胺化是一个很好的突破，因为我们不需要任何催化剂，”他说。“溶剂促进了实际的氮转移过程。然后我们问是否可以用一种小的有机分子来代替目前使用的贵金属催化剂，而制造叠氮环烯的成本只是一小部分。”

这项新研究给出了肯定的答案。库尔蒂说:“这是我们长久以来的一个梦想。

水稻研究人员进一步简化了他们的过程，制造出了药物发现和生产所必需的前体分子。从左至右:周哲、司汤宁、程青青(屏幕上)和库尔蒂。由库尔蒂研究小组提供

库尔蒂和他的博士后助理兼合著者周哲估计，用于这一过程的商用有机小分子催化剂的价格大约是常用的铑基催化剂的4000倍。它们还使这一过程更具可持续性。

库尔蒂说:“每个人都认为催化能解决我们的问题，在很多情况下，这是对的。”“在困难的反应中，少量的催化剂会加速反应过程，节省时间和金钱。

“但许多人忘记了催化剂的成本，以及它是否可持续，”他说。“不幸的是，很明显，我们使用的是含有贵金属的高价值催化剂。世界供应有限，这些金属的价格顶多不稳定。”

然而，大米加工有一个缺点。“它比铑催化的过程要慢，”库尔蒂说。“我们在这里揭示的在室温下需要大约6个小时，而铑催化的过程，根据基质的不同，在10分钟到半个小时之间。

“你肯定放弃了一点，”他说。“但如果你是大批量生产，6个小时是可以忍受的。我希望人们最终能认识到这一点。”

库尔蒂希望改进这一过程，以控制氮如何附着在烯烃上，进而控制产品的基本手性或旋向性。药物的手性对它的效果至关重要。

他说，在那之前，目前的进程可能会引起工业界的极大兴趣。

库尔蒂说:“较容易获得以前难以获得的前体，实际上会影响化学家在实验室中制造的化合物结构。”“简单易用的程序往往在药物开发中占主导地位。”

前莱斯大学博士后研究员、斯克里普斯研究所博士后研究员程青青(音译)是这篇论文的主要作者。合作作者包括北京大学深圳研究生院和深圳湾实验室副教授张新豪和研究生江鹤鸣;水稻讲师Juha Siitonen;以及杨百翰大学化学和生物化学副教授丹尼尔·埃斯。库尔蒂是莱斯大学的化学副教授。

国家卫生研究院、国家科学基金会、罗伯特·a·韦尔奇基金会、深圳科技信息中心和深圳三明项目支持了这项研究。