간단하고 접근 가능한 방법으로 약물 효능의 구조를 개선합니다.

미확인된 화학적 절차를 통해 보다 안전하고 실용적인 사이클로프로판을 제공합니다.

많은 전임상, 임상 및 상업용 의약품과 천연 화합물에는 시클로프로판이 포함되어 있습니다. 사이클로프로판은 3개의 탄소 원자가 연결된 고리로, 하나의 탄소는 약물 분자의 나머지 부분에 부착되고 나머지 두 개는 2개의 수소 원자에 부착됩니다. 많은 의약품에는 효과를 높이는 데 사용할 수 있는 화학 구조가 있습니다.

기존 기술은 제한된 화합물로만 작동하며 반응성이 높고 위험할 수 있는 물질이 필요합니다. 변형된 3개 탄소 고리는 광범위한 천연 제품, 의약품 및 농약의 중요한 요소입니다. 많은 화학 합성 기술에서는 여전히 섬세한 이중 할로겐화 탄소 센터나 위험한 디아조 시약을 사용합니다. 이들은 많은 약물의 필수 구성 요소이며 이를 약물 후보에 추가하는 것은 약물 발견 과정에서 중요한 부분이 될 수 있습니다.

엄격한 안전 예방 조치가 필요한 매우 활동적인 시약인 디아조 알칸과 알켄의 금속 촉매 반응이 합성을 위한 가장 일반적인 방법입니다.

Penn State 연구진은 이전에 알려지지 않은 화학적 메커니즘을 활용하여 다양한 분자에서 시클로프로판을 생산하는 안전하고 효율적이며 실용적인 방법을 시연했습니다. 이 혁신적인 기술은 약물 연구 및 생산 과정에서 중요한 프로세스를 변화시킬 수 있습니다.

현재 미국 식품의약국(FDA)이 승인한 많은 약물에는 코로나19, 천식, C형 간염 및 HIV/AIDS 치료에 사용되는 약물을 포함하여 시클로프로판이 포함되어 있습니다. 이러한 구조는 약물의 효능을 높이고, 체내 용해 능력을 변경하고, 원하지 않는 표적과의 상호 작용을 줄이고, 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다.

Penn State Eberly College of Science의 화학 교수이자 연구팀 리더인 Ramesh Giri는 이렇게 말했습니다. “사이클로프로판 생성을 개선하려는 이전의 노력은 60여년 전에 발생한 기계적 경로를 변경하는 데 중점을 두었습니다. 우리는 이에 다르게 접근하여 새롭고 간단하며 실용적이고 광범위하게 적용 가능한 경로를 식별했습니다."

새로운 공정은 수많은 물질을 합성하는 데 화학적으로 특수화된 화학물질인 알켄을 사이클로프로판으로 전환합니다. 이 기술은 반응 속도를 높이는 "자유 라디칼"로 알려진 중간 반응 중에 일부 탄소 원자에 짝을 이루지 않은 전자가 남아 있는 "라디칼 화학"을 사용합니다.

새로운 방법은 가시광선으로 반응을 초기화하고 산소와 같은 일반적인 화학 성분을 사용합니다. 이 경로에서 활용되는 모든 기능은 상업적으로 이용 가능하거나 실험실에서 쉽게 생성됩니다. 특별한 안전 예방 조치가 필요하지 않으며 장기간 보관할 수 있습니다. 반응은 학부 화학 실험실에 포함시킬 수 있을 만큼 간단하고 안전합니다.

사이클로프로판 생산의 경우 전통적인 방법은 단순한 화합물에만 잘 작동합니다. 시클로프로판은 분자가 덜 복잡할 때 합성 초기에 설치되는 경우가 많습니다. 그러나 후속 단계에서는 링이 열릴 수 있습니다. 초기 단계로 돌아가려면 분자 유도체를 생산하려는 후속 시도가 필요합니다. 연구진은 새로운 기술을 사용하여 다양한 복잡성을 지닌 광범위한 알켄을 사이클로프로판으로 성공적으로 전환했습니다. 여기에는 스테로이드 에스트론, 페니실린, 비타민 B와 같은 약학적으로 중요한 분자가 포함됩니다.

기리 씨는 “이 경로에 사용된 모든 성분은 시중에서 구할 수 있거나 실험실에서 쉽게 만들 수 있고 특별한 안전 예방 조치가 필요하지 않으며 최종 제품을 장기간 보관할 수 있다. 산소가 10% 정도만 함유된 공기에 노출시키면서 모든 성분을 하나의 혼합물에 함께 첨가할 수 있으며 이는 한 단계로 진행됩니다. 반응은 간단하고 안전해서 학부 화학 실험실에 포함시킬 계획입니다.”

일부 성분은 최종 제품에 화학 그룹을 추가하기 위해 교체될 수도 있습니다. 이는 다양한 의학적 목적을 달성하는 데 사용될 수 있습니다. 반응의 구성성분 중 하나는 메틸렌으로, 이는 수백 가지의 상업적으로 이용 가능한 형태로 제공됩니다. 시클로프로판이 형성될 때 이 독특한 화학 그룹은 메틸렌이나 알켄에 첨가될 수 있는 다른 그룹을 구별합니다. 연구진은 새로운 접근법의 범위를 입증하기 위해 19개의 서로 다른 메틸렌 화합물을 사용했습니다.