많은 약물들의 유효성분은 물보다 크고, 항체보다 훨씬 작고, 주로 탄소로 만들어진 작은 분자로 알려져 있습니다. 그러나 만약 그들이 4개의 다른 탄소 원자들과 결합된 탄소 원자인 4차 탄소를 필요로 한다면, 이러한 분자들을 만드는 것은 어렵습니다. 그러나 이제 스크립스 리서치 과학자들은 이러한 까다로운 모티프들을 생산할 수 있는 잠재적인 비용 효율적인 방법을 발견했습니다.
2024년 4월 5일 사이언스에 발표된 새로운 연구 결과에서 스크립스 리서치 화학자들은 저렴한 철 촉매를 사용하여 원료 화학 물질을 4차 탄소로 전환하는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다.
이 방법은 분자를 더 저렴하고 더 쉽게 소규모와 대규모로 생산할 수 있게 함으로써 의약품 개발자들에게 도움이 될 수 있습니다.
“4차 탄소는 약물 발견에서 재료 과학에 이르기까지 다양한 연구 분야에 걸쳐 어디에나 있습니다.”라고 스크립스 리서치의 박사 후보인 공동 제1저자 네이선 다오(Nathan Dao)는 말합니다.
“그러나 4차 탄소의 합성은 유기 화학 분야에서 오랜 과제이며, 일반적으로 여러 단계가 필요하고 가혹한 조건이나 접근하기 쉬운 출발 물질에 의존합니다.”
이 연구의 공동 저자는 다오 외에도 쉬청간과 벤샹장이 포함되었습니다.
촉매는 화학 반응 속도를 높이는 데 사용되는 물질입니다.
때로는 특정 반응을 촉진하고 원하는 결과를 얻기 위해 몇 가지 다른 촉매가 필요합니다. 즉, 진정한 ‘반응 수프’입니다. 그러나 촉매는 매우 값비싼 것일 수 있고, 항상 의도한 대로 반응하지는 않습니다. 그리고 더 많은 촉매가 사용될수록 폐기물이 발생합니다.
그러나 스크립스 리서치 과학자들은 하나의 촉매가 여러 개의 중요한 역할을 수행할 수 있다고 결정했습니다.
“어려운 화학 반응은 종종 상호 작용하는 많은 구성 요소를 필요로 합니다.”라고 스크립스 연구소 화학과 교수인 라이언 셰비(Ryan Shenvi)가 말했습니다.
“이 작업의 장점은 믿을 수 없을 정도로 간단하다는 것입니다.”
연구팀은 저렴한 철 기반 촉매를 사용하여 카르복실산과 올레핀, 즉 기계나 산업 공정에 연료를 공급하는 두 가지 주요 종류의 화학 공급 원료를 4차 탄소로 전환하는 간단한 조건을 확인했습니다.
또한 이러한 화학 사료 재고는 풍부할 뿐만 아니라 비용도 저렴합니다.
“최근 유사한 반응들이 설득력을 얻고 있기 때문에, 이번 발견은 불가피했습니다,”라고 Shenvi는 설명합니다.
“그 조각들은 이미 문헌에 나와 있었지만, 이전에는 아무도 그것들을 조립하지 않았습니다.”
전반적으로, 스크립스 연구소 화학과의 리차드 러너 부여 박사의 수석 공동저자인 Phil Baran 박사의 연구실과 공동으로 수행된 이 연구는 현대 기술과 제약의 발전에서 화학의 지속적인 역할을 강조합니다.
“이 작업은 유기 합성의 관행을 단순화하는 데 극적인 영향을 미칠 수 있는 새로운 변화를 발견하기 위한 스크립스 연구소의 협력 분위기의 힘을 보여주는 또 다른 놀라운 증거입니다,”라고 바란은 덧붙였습니다.
이 연구와 관련된 연구자들은 국립보건원(GM122606 및 GM118176 보조금), 국립과학재단(CHE195922), 난징킹팜(Nangjing King-Pharm Co., Ltd), 화이자 및 바이오젠의 자금 지원을 받았습니다.