破解卡宾密码：通往救命药的快100倍路径

卡宾通常用于药物合成和材料开发中的关键化学反应，它们是寿命短暂、高度反应性的碳原子。在实验室中，这使卡宾尤其难以制造，因为形成它们的方法有限且常常危险。

研究的共同作者、俄亥俄州立大学文理学院杰出教授、化学与生物化学教授David Nagib说，现在，俄亥俄州立大学的研究人员首次发现的一种方法使生产这些金属卡宾变得容易得多。

他说：“我们的目标一直是确定能否想出他人未曾发现的新方法来获取卡宾。因为如果你能以更温和的催化方式利用它们，就能实现新的反应性，这正是我们所做的。”

研究人员通过使用铁作为金属催化剂，然后将其与易于产生自由基的氯基分子结合，偶然发现了这种卡宾制造方法。这些成分共同作用形成他们选择的卡宾，包括许多以前从未制造过的卡宾。然后，为了发生化学反应，这些卡宾迅速通过张力键连接到另一个分子上，形成环丙烷，其形状像三角形。

这些三角形分子片段对药物和农用化学品合成至关重要，部分原因是它们尺寸小且能量异常。但是，尽管有许多方法可以合成这种形状（它是药物中最常见的形状之一），该团队的工作受到了寻找制造它们的最佳方法的启发。

Nagib说：“我们的实验室痴迷于尽快找到制造环丙烷的最佳方法。我们着眼于发明更好工具以制造更佳药物的目标，在此过程中，我们解决了卡宾领域的一个巨大问题。”

该研究最近发表在Science杂志上。

在解码化学最大挑战之一的过程中，该团队还发现他们的方法在水中效果良好，这表明金属卡宾甚至有一天可能可靠地在活细胞内创建以发现新药物靶点。据Nagib称，这种新方法比他的实验室在过去十年中生产的先前化学工具好大约100倍。

他说：“我们的实验室很大程度上是一个工具开发实验室。对我来说，衡量它是否有价值或有趣的方法是看别人是否使用你的工具。”

该团队预计他们的发现将产生巨大影响，因为对科学家来说，获得一种创建和分类卡宾的新方法意味着当前浪费的多步骤生产过程可以变得更简单和更安全。对消费者而言，这种方法表明，未来由此技术开发的药物可能更便宜、更有效、起效更快且作用更持久。

Nagib说，这项工作可以防止重要药物如抗生素和抗抑郁药以及治疗心脏病、COVID和HIV感染的药物短缺。

此外，因为该团队的工作是如此开创性，他们希望确保这种变革性的有机化学工具可供全球大小研究实验室和药物制造商使用。Nagib说，保证这一点并确立其战略未来的最有效方法之一是不断改进当前技术。

他说：“我们在俄亥俄州立大学的团队以最酷、最协作的方式聚集在一起开发了这个工具。所以我们将继续争分夺秒地展示它可以适用于多少不同类型的催化剂，并制造各种具有挑战性和有价值的分子。”

其他俄亥俄州立大学的共同作者包括Khue Nguyen、Xueling Mo、Bethany DeMuynck、Mohamed Elsayed、Jacob Garwood、Duong Ngo和Ilias Khan Rana。这项工作得到了国家科学基金会、国立卫生研究院和布朗基础科学研究所的支持。