Science：一种更简单更安全的药物合成方法

　　尽管碳烯是有机化学中最通用的组成部分，但被称为碳烯的化合物可能因为太热而无法处理。

　　

尽管碳烯是有机化学中最通用的组成部分，但被称为碳烯的化合物可能因为太热而无法处理。在实验室里，化学家们经常避免使用这些高反应性分子，因为它们具有很强的爆炸性。

然而，在发表在《科学》(Science)杂志上的一项新研究中，来自俄亥俄州立大学(Ohio State University)的研究人员报告了一种新的、更安全的方法，可以将这些寿命短的高能分子从更稳定的分子转化为高能分子。

该研究的合著者、俄亥俄州立大学化学和生物化学教授大卫·纳吉布(David Nagib)说:“碳烯中含有大量的能量。”“这样做的价值在于，它们可以做出其他任何方式都做不到的化学反应。”

事实上，Nagib实验室的成员专门研究利用具有如此高化学能的试剂，并帮助发明了许多新的物质和技术，否则在化学上是无法获得的。

在这项研究中，研究人员开发了由廉价、地球上丰富的金属(如铁、铜和钴)制成的催化剂，并将它们结合起来，以促进他们利用卡宾的新方法。

他们能够成功地使用这种新策略，引导反应性碳烯的力量，比传统方法更大规模、更快地制造有价值的分子。纳吉布将这一飞跃比作工程师们研究如何使用钢铁而不是砖头和灰泥建造摩天大楼。

例如，化学家们一直难以创造出的一个分子特征是环丙烷，这是一种在一些药物中发现的由扭曲化学键构成的小而紧张的环。最近，环丙烷被用作口服抗病毒药物Paxlovid的关键成分。该药物用于治疗COVID-19，通过阻止病毒复制，而不是直接杀死病毒，从而降低疾病的严重程度。

虽然制造这种药物所需的环丙烷很难大量制造，但Nagib说，他相信他的实验室的新方法可以用于更快和更大规模地制造这种药物。他说:“我们的新方法将使我们能够更好地获得数十种环丙烷，将其用于各种治疗疾病的药物中。”

Nagib说，虽然该团队的研究在制药领域之外(如农用化学品)确实有潜在的应用，但他最感兴趣的是他们的工具如何能够加快新的靶向药物的发现。“从技术上讲，我们的方法可以应用于任何事物，”他说。“但在我们的实验室里，我们对获得更有效的新型药物更感兴趣。”

Nagib预测，利用他的团队开发的工艺，目前需要10到12个步骤(通过爆炸中间体)制造的化学试剂可以在4到5个步骤内完成，减少近75%的制造时间。

Nagib说，总的来说，他希望这项研究将帮助其他化学家开展他们的工作。

“世界上有很多真正伟大的科学家在进行这种化学研究，使用我们的工具，他们可能会有一个更安全的实验室。”“我们所做的科学的味道，最令人满意的回报是当其他人使用我们的化学方法使重要的分子更好。”

其他共同作者包括前博士后Lumin Zhang，以及化学和生物化学系的研究生Bethany M. DeMuynck, Alyson N. panque和Joy E. Rutherford。这项研究得到了美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会和斯隆基金会的支持。

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Carbene reactivity from alkyl and aryl aldehydes