ทีมนักวิจัยจาก Cornell University ได้ใช้เคมีไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่มีความสำคัญต่อการพัฒนายา

จากการเปลี่ยนประเภทของเครื่องปฏิกรณ์เคมีไฟฟ้า ทีมงานค้นพบว่าพวกเขาสามารถผลิตผลิตภัณฑ์สองชนิดที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้มีประโยชน์ในด้านเคมีทางการแพทย์

ทีมงานของ Cornell ซึ่งนำโดย Song Lin ศาสตราจารย์ด้านเคมีและชีววิทยาเคมีในวิทยาลัยศิลปะศาสตร์และวิทยาศาสตร์ เคยใช้กระบวนการเคมีไฟฟ้าเพื่อต่อโมเลกุลคาร์บอนอย่างง่ายเข้าด้วยกันและสร้างสารประกอบที่ซับซ้อน ทำให้ไม่ต้องใช้โลหะมีค่าหรือตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นๆ เพื่อส่งเสริมปฏิกิริยาเคมี

การศึกษา ‘ เครื่องปฏิกรณ์เคมีไฟฟ้ากำหนดการเลือกไซต์ใน N-Heteroarene Carboxylations ‘ ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารNature

การใช้ pyridine เพื่อเปลี่ยนคาร์บอนเป็นพลังงานอินทรีย์

ทีมงานใช้ pyridine ซึ่งเป็น heterocycle ที่แพร่หลายมากเป็นอันดับสองในยาที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA สำหรับโครงการใหม่ เฮเทอโรไซล์เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่อะตอมของโมเลกุลเชื่อมโยงกันเป็นโครงสร้างวงแหวน อย่างน้อยหนึ่งในนั้นไม่ใช่คาร์บอน หน่วยโครงสร้างเหล่านี้ถูกพิจารณาว่าเป็น 'เภสัชจลนศาสตร์' เนื่องจากมีอยู่บ่อยครั้งในสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางยา นอกจากนี้ยังพบได้ทั่วไปในเคมีเกษตร

เป้าหมายของนักวิจัยคือการใช้เคมีไฟฟ้าเพื่อสร้าง carboxylated pyridines ซึ่งเป็น pyridines ที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ต่อท้าย การนำคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่วงแหวนไพริดีนสามารถเปลี่ยนการทำงานของโมเลกุลและอาจช่วยให้จับกับเป้าหมายบางอย่าง เช่น โปรตีน อย่างไรก็ตาม โมเลกุลทั้งสองไม่ใช่หุ้นส่วนตามธรรมชาติ ไพริดีนเป็นโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาได้ ในขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์โดยทั่วไปจะเฉื่อย

Lin ผู้ร่วมเขียนบทความอาวุโสร่วมกับ Da-Gang Yu จาก Sichuan University กล่าวว่า "มีวิธีน้อยมากที่จะแนะนำคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรงกับ pyridine" “วิธีการปัจจุบันมีข้อจำกัดที่รุนแรงมาก”

เอาชนะข้อจำกัดด้วยไฟฟ้าเคมี

ห้องทดลองของ Lin ได้รวมความเชี่ยวชาญด้านเคมีไฟฟ้าเข้ากับความเชี่ยวชาญของกลุ่ม Yu ในการใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ และพวกเขาก็สามารถสร้าง carboxylated pyridines ได้สำเร็จ

“เคมีไฟฟ้าช่วยให้คุณใช้ประโยชน์จากศักยภาพที่เพียงพอที่จะกระตุ้นแม้แต่โมเลกุลที่เฉื่อยที่สุดบางส่วน” Lin อธิบาย “นั่นคือวิธีที่เราสามารถบรรลุปฏิกิริยานี้”

การค้นพบของทีมเกิดขึ้นในขณะที่พวกเขากำลังทำการสังเคราะห์ด้วยไฟฟ้า นักเคมีมักจะทำปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี: ในเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ไม่มีการแบ่งแยก (ซึ่งขั้วบวกและขั้วลบที่จ่ายกระแสไฟฟ้าอยู่ในสารละลายเดียวกัน) หรือในเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่แบ่ง (โดยที่ขั้วบวกและขั้วลบถูกแยกออกจากกันโดย ตัวแบ่งรูพรุนที่ปิดกั้นโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ แต่ยอมให้ไอออนผ่านได้) วิธีหนึ่งอาจมีประสิทธิภาพมากกว่าอีกวิธีหนึ่ง แต่ทั้งสองวิธีให้ผลิตภัณฑ์เดียวกัน

กลุ่มของ Lin พบว่าการเปลี่ยนจากเซลล์ที่แบ่งเป็นเซลล์ที่ไม่แบ่ง พวกเขาสามารถเลือกติดโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์เข้ากับตำแหน่งต่างๆ ของวงแหวนไพริดีน ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันสองชนิด ได้แก่ C4-คาร์บอกซิเลชันในเซลล์ที่ไม่มีการแบ่งแยก และ C5-คาร์บอกซิเลชันในเซลล์ที่แบ่ง

กระบวนการนี้สามารถช่วยโลกได้หรือไม่?

Lin กล่าวว่า "นี่เป็นครั้งแรกที่เราค้นพบว่าเพียงแค่เปลี่ยนเซลล์หรือที่เราเรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์เคมีไฟฟ้า คุณก็เปลี่ยนผลิตภัณฑ์โดยสิ้นเชิง"

“ฉันคิดว่าการเข้าใจกลไกว่าทำไมมันถึงเกิดขึ้นจะทำให้เราสามารถใช้กลยุทธ์เดียวกันนี้กับโมเลกุลอื่นๆ ต่อไป ไม่ใช่แค่ไพริดีน และอาจทำให้โมเลกุลอื่นๆ เป็นแบบเลือกแต่ควบคุมได้ ฉันคิดว่านั่นเป็นหลักการทั่วไปที่สามารถใช้กับระบบอื่นๆ ได้”

รูปแบบของเคมีไฟฟ้าสำหรับการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของโครงการไม่สามารถแก้ปัญหาความท้าทายระดับโลกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ อย่างไรก็ตาม “นี่เป็นก้าวเล็กๆ ไปสู่การใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากเกินไปอย่างมีประโยชน์” Lin กล่าวสรุป

ที่มา: https://www.innovationnewsnetwork.com/

ข่าวอื่นที่น่าสนใจ

ความแตกต่างระหว่างนกยูงไทย กับ นกยูงอินเดีย
https://www.thaiquote.org/content/249202

ท่องเที่ยวฉายแววสดใส! สภาพัฒน์ เล็งปรับ GDP ปี 66 ใหม่ ด้านนักท่องเที่ยววันแรกทัวร์จีนแห่เข้าไทยกว่า 3 พันคน
https://www.thaiquote.org/content/249201

ระบบการปลูกพืชแบบผสมผสานสามารถลดรอยเท้าคาร์บอนของการเกษตรได้
https://www.thaiquote.org/content/249193