Tổng hợp thuốc mới dựa trên flo với tốc độ cực nhanh

 Một nhóm các nhà nghiên cứu chung từ POSTECH đã đề xuất một phương pháp tổng hợp hợp chất dựa trên flo thông qua phản ứng trộn nhanh giữa thành phần khí và chất lỏng chỉ mất chưa đến một giây.

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Dong-Pyo Kim và Jeong-Un Joo (Khoa Kỹ thuật Hóa học tại POSTECH), và Giáo sư Heejin Kim và Hyune-Jea Lee (hiện là nghiên cứu viên tại Viện Công nghệ Tiên tiến Samsung) từ Khoa Hóa học dẫn đầu. tại Đại học Korea đã phát triển thành công một phương pháp mới để tổng hợp chất trung gian trifluoromethyl (-CF3) từ fluoroform (CHF3). Nó liên quan đến việc sử dụng một lò phản ứng đặc biệt có khả năng đạt được sự pha trộn cực nhanh giữa khí và chất lỏng. Phương pháp này mang lại triển vọng đầy hứa hẹn cho việc tổng hợp các loại thuốc mới dựa trên flo. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications .

Flo không được tìm thấy ở dạng nguyên chất trong tự nhiên mà thay vào đó, nó chỉ tồn tại ở dạng các hợp chất hóa học khác nhau. Natri florua, một hợp chất có chứa flo, được sử dụng như một thành phần trong kem đánh răng do khả năng bao phủ răng và ngăn ngừa sâu răng. Các nghiên cứu gần đây đã làm nổi bật tiềm năng của các phân tử thuốc tổng hợp có chứa flo vì chúng có tính thấm cao vào màng tế bào của các mô bị bệnh và thể hiện ái lực liên kết mạnh mẽ với protein. Do đó, ngày càng có nhiều mối quan tâm đến việc phát triển các loại thuốc có chứa flo.

Có một số cách tiếp cận để tổng hợp trifluoromethyl, nhưng phương pháp hiệu quả nhất về chi phí liên quan đến việc thay thế một nguyên tử hydro từ fluoroform, một tiền chất đơn giản, bằng một nguyên tố hoặc nhóm chức khác. Tuy nhiên, fluoroform dạng khí dễ bay hơi, khiến nó khó trộn với chất lỏng và thể hiện khả năng phản ứng thấp. Hơn nữa, nó bị phân hủy ngay lập tức, đòi hỏi phải bổ sung một chất có thể phản ứng với nó. Thật không may, quá trình này có thể dẫn đến các phản ứng hóa học ngoài ý muốn dẫn đến sản lượng trifluoromethyl thấp.

Để giải quyết thách thức tổng hợp trifluoromethyl từ fluoroform, nhóm nghiên cứu đã phát triển một lò phản ứng khí-lỏng mới với một kênh hình ngoằn ngoèo và các màng không xốp có tính thẩm thấu cao được kẹp giữa các kênh trên và dưới. Cấu hình này cho phép xoáy và trộn superbase, một chất lỏng được sử dụng cho quá trình khử hydro và fluoroform dạng khí trong lò phản ứng. Bằng cách phá vỡ bong bóng fluoroform thành các mảnh nhỏ hơn để tăng diện tích tiếp xúc giữa khí và chất lỏng, nhóm nghiên cứu đã có thể tạo ra anion trifluoromethyl (CF 3 - ) một cách hiệu quả. Không giống như các phương pháp truyền thống, họ đã tạo ra chất trung gian florua một cách hiệu quả mà không cần chất ổn định hoặc chất phụ gia.

Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp một hợp chất dựa trên flo bằng cách thêm ngay một hợp chất sẽ phản ứng với chất trung gian anion florua. Toàn bộ quá trình liên quan đến việc tạo ra chất trung gian anion flo từ fluoroform diễn ra trong vòng một giây. Nhóm nghiên cứu đã tối đa hóa sự hình thành của anion triflometyl, được biết là tồn tại trong thời gian ngắn và nhanh chóng tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng tiếp theo trước khi chất trung gian bị phân hủy. Phương pháp này cho phép cải thiện năng suất của các hợp chất dựa trên florua và giới thiệu một kỹ thuật mạnh mẽ để tổng hợp các loại thuốc dựa trên flo.

Các kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng đối với các ứng dụng công nghiệp trong việc tổng hợp các hợp chất florua một cách hiệu quả về mặt kinh tế, làm cho chúng trở nên thiết thực hơn cũng như đóng góp đáng kể cho các nghiên cứu về một số chất trung gian không ổn định.

Nghiên cứu được thực hiện với sự hỗ trợ của Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Hàn Quốc.

Nguồn Đại học Khoa học & Công nghệ Pohang (POSTECH)