تلاش شیمیدان ها منجر به ابداع روشی نوآورانه شده که دی اکسید کربن را به ترکیباتی مفید تبدیل می کند.
به گزارش تکناک، در این روش از طریق الکتروسنتز، دی اکسید کربن به یک سری از مولکول های آلی تبدیل می شود که نقش مهمی در توسعه داروها ایفا می کنند.
در طول این فرآیند، تیم تحقیقاتی به یک کشف خلاقانه دست یافت. با تغییر نوع راکتور الکتروشیمیایی مورد استفاده، آنها توانستند دو محصول مجزا تولید کنند که هر دو در شیمی دارویی مفید هستند.
مقاله این گروه اخیراً در مجله Nature منتشر شده است. نویسندگان ارشد مقاله، پنگ یو، ون ژانگ و گو-کوان سان از دانشگاه سیچوان در چین هستند.
گروه تحقیقاتی از دانشگاه کورنل به سرپرستی سونگ لین، استاد شیمی و زیستشناسی شیمیایی در کالج هنر و علوم، قبلاً از فرآیند الکتروشیمی برای به هم ترکیب مولکولهای کربن ساده و تشکیل ترکیبات پیچیده استفاده کردهاند. در این روش به فلزات گرانبها یا سایر کاتالیزورها برای تحریک واکنش شیمیایی وجود نداشت.
برای پروژه جدید، آنها هدف خاص تری را در نظر گرفتند که عبارت است از پیریدین، که دومین هتروسیکل رایج در داروهای مورد تایید FDA است. هتروسیکل ها ترکیبات آلی هستند که در آنها اتم های مولکول ها به ساختارهای حلقه ای متصل می شوند که حداقل یکی از آنها کربن نیست. این واحدهای ساختاری به دلیل حضور مکرر آنها در ترکیبات فعال دارویی به عنوان فارماکوفور (داروبر) در نظر گرفته می شوند. آنها همچنین معمولا در مواد شیمیایی کشاورزی یافت می شوند.
هدف محققان ساخت پیریدین های کربوکسیله، یعنی پیریدین هایی با دی اکسید کربن اضافه شده به آنها بود. مزیت وارد کردن دی اکسید کربن به یک حلقه پیریدین این است که می تواند عملکرد یک مولکول را تغییر دهد و به طور بالقوه به آن کمک کند به اهداف خاصی مانند پروتئین ها متصل شود. با این حال، این دو مولکول جفت های طبیعی نیستند. پیریدین یک مولکول واکنش پذیر است، در حالی که دی اکسید کربن به طور کلی بی اثر است.
لین، نویسنده ارشد این مقاله، همراه با دا گانگ یو از دانشگاه سیچوان، گفت: راههای بسیار کمی برای معرفی مستقیم دی اکسید کربن به پیریدین وجود دارد و روش های فعلی محدودیت های بسیار شدیدی دارند.
لین گفت: الکتروشیمی این امکان را به شما می دهد تا برای فعال کردن حتی برخی از بیاثرترین مولکولها توانایی داشته باشید. به این ترتیب توانستیم به این واکنش دست پیدا کنیم.
کشف غیر منتظره این تیم در حالی که آنها در حال انجام الکتروسنتز بودند ظاهر شد. شیمیدانان معمولاً یک واکنش الکتروشیمیایی را به یکی از این دو روش انجام می دهند: در یک سلول الکتروشیمیایی تقسیم نشده (که در آن آند و کاتد تامین کننده جریان الکتریکی در یک محلول هستند) یا در یک سلول الکتروشیمیایی تقسیم شده (که در آن آند و کاتد توسط یک تقسیم کننده متخلخل که مولکول های آلی بزرگ را مسدود می کند اما به یون ها اجازه عبور می دهد از هم جدا می شوند). یک رویکرد ممکن است کارآمدتر از دیگری باشد، اما هر دو یک محصول را تولید می کنند.
گروه لین دریافتند که با تغییر از یک سلول تقسیم شده به یک سلول تقسیم نشده، می توانند مولکول دی اکسید کربن را به صورت انتخابی در موقعیت های مختلف حلقه پیریدین پیوند دهند و دو محصول متفاوت ایجاد کنند: کربوکسیلاسیون C4 در سلول تقسیم نشده و کربوکسیلاسیون C5 در سلول تقسیم شده است.
لین گفت: این اولین باری است که متوجه شدیم تنها با تغییر ساده سلول، راکتور الکتروشیمیایی محصول را کاملاً تغییر میدهد. او ادامه می دهد: من فکر میکنم که درک مکانیزم این اتفاق به ما این امکان را میدهد که با استفاده از همین استراتژی مولکولهای دیگری غیر از پیریدینها، را مورد بررسی قرار دهیم و شاید بتوانیم مولکول های دیگری را با این روش انتخابی اما کنترل شده بسازیم. او نتیجه گیری می کند: من فکر میکنم این یک اصل کلی است که میتوان آن را به سیستمهای دیگر تعمیم داد.
در حالی که شکل استفاده از دی اکسید کربن در این پروژه چالش جهانی تغییرات آب و هوایی را حل نمی کند، این یک گام کوچک در جهت استفاده از دی اکسید کربن اضافی در روشی مفید است.
