更便宜的方式來制造用于藥物的化合物



電池技術的最新進展,從它們的工程設計到其內部發生的電化學,使得Teslas,Leafs,Volts和其他電動汽車迅速崛起。

現在,斯克里普斯研究公司的科學家們受到這些電池的精細電化學的啟發,開發了類似電池的系統,使他們能夠為藥品生產帶來潛在的進步。

更便宜的方式來制造用于藥物的化合物

他們于2月22日在“ 科學”雜志上發表的新方法避免了與一種稱為溶解金屬還原的化學反應相關的安全風險,這種化學反應通常用于生產用于制造藥物的化合物。他們的方法將提供超過目前化學制造方法的巨大優勢,但是直到現在,由于安全考慮,它們基本上已被擱置。

幾十年前,我們在電動汽車中使用的相同類型的電池對于商業用途來說太危險了,但現在由于化學和工程方面的進步,它們非常安全,“持有Darlene的Phil Baran博士說。 Scripps Research的Shiley化學主席,也是科學論文的高級作者。“通過應用使新一代電池成為可能的一些原理,我們開發了一種安全進行大規模還原性化學反應的方法,因為 - 直到現在 - 它們太危險了或者代價高昂。“

“這不僅可能對藥品生產產生重大影響,”巴蘭補充說,“而且還因為安全問題傳統上避免使用這種化學藥劑的藥劑師的心態。這個問題實際上引起了我們的注意。作者,輝瑞公司的藥物化學家邁克爾柯林斯正是出于這個原因。“

最強大的反應之一,以及化學家用來制造新分子的這種深度減少的化學反應的代表性例子是Birch減少,這在很大程度上是由澳大利亞化學家Arthur Birch在20世紀40年代開創的。這種還原反應包括將活性金屬溶解在液氨中以操縱環狀分子,該環狀分子可用作制造許多化學產品(包括藥物分子)的基礎。

該程序要求冷凝氨或類似化合物,這些化合物具有腐蝕性,毒性和揮發性,并將其與鋰等金屬結合,如果暴露在空氣中則容易爆炸成火焰。該過程必須在極低的溫度下進行,需要昂貴的設備和專家。

在制藥生產中使用溶解金屬還原的一個罕見例子是輝瑞公司以前開發的一種化合物,這是化學制造領域的一項非凡成就,需要大力推進。大規模生產該化合物的系統需要足夠的氣態氨來填充三架波音747客機,并且必須在-35攝氏度下進行。輝瑞公司利用這種化學反應的長度證明了反應的合成能力。

為了克服使用這種化學品的這些重大障礙,巴蘭和他的團隊通過與由Matthew Neurock領導的Shelley Minteer博士和明尼蘇達大學領導的猶他大學的專家聯手,研究了電池制造方面取得的進展。 ,博士。

用于現代電子產品(如移動電話,筆記本電腦和電動汽車)的鋰離子(Li-ion)電池依賴于稱為固體電解質間期(SEI)的內部組件的進步。SEI是在電池首次充電時在鋰離子內部的一個電極上形成的保護層,并且允許電池再充電。生產現在用于消費電子產品的安全和高效電池依賴于多年來在優化化學條件(電解質,溶劑和添加劑的組成)方面取得的進展,這些化學條件產生了SEI。

該團隊指出,在電池中形成SEI的反應是類似于Birch反應及其親屬的電化學反應。他們猜測,他們可以從電池制造商學到的東西中借鑒一種安全實用的電解還原反應方法。

“在很多方面你都在關注類似的情況 - 強有力的反應,如果得到有效利用,可以提供巨大的效用,”巴蘭實驗室的研究生,科學論文的共同作者之一Solomon Reisberg說。“該團隊利用了來源于電池還原電化學條件的來之不易的知識,并利用這些知識重新思考還原化學可以大規模使用的程度。”

Scripps Research團隊首先測試了一系列用于防止鋰離子電池過度充電的添加劑,發現兩種物質二甲基脲和TPPA的組合使得Birch反應在室溫下成為可能。

測試電池中使用的各種其他材料,Baran的團隊提出了一系列條件,使他們不僅可以安全地進行還原電合成,而且還可以增加反應的多功能性,從而創造出更廣泛的產品變體,這在以前的電化學中是不可能實現的。方法。

該方法避免了將液態金屬溶解在大量氨中的需要 - 以及相關的成本和風險 - 而是使用類似于電池中使用的電解質系統。除了Birch反應之外,研究人員還能夠將該技術應用于通常用于合成的其他類型的強力反應,但很少(如果有的話)在工業環境中使用。

研究人員合成了多種重要的單環化合物以及多環結合的分子,以形成更復雜的結構,形成藥物和其他化學產品的骨架。與先前大規模進行還原化學反應所需的昂貴設備相比,該團隊與位于中國天津的化學品制造商Asymchem Life Science合作,建造了一個小型模塊化設備,能夠生產少量產品。 $ 250




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