Ανακύκλωση CO2 και αποτελεσματική ανάπτυξη φαρμάκων

Με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας, μια νέα μέθοδος προσφέρει τη δυνατότητα ανακύκλωσης του CO2, ενώ παράλληλα εκτελεί μια πολύ δύσκολη αντίδραση, παράγοντας ενώσεις δυνητικά χρήσιμες για την ανάπτυξη φαρμάκων.

Επιστήμονες στο Ινστιτούτο Σχεδιασμού και Ανακάλυψης Χημικών Αντιδράσεων (ICReDD) στο Πανεπιστήμιο του Χοκάιντο ανέπτυξαν μια μέθοδο που έχει τη δυνατότητα να βοηθήσει στην ανακύκλωση των αποβλήτων CO2, ενώ παράλληλα παράγει μόρια χρήσιμα για την ανάπτυξη φαρμάκων.

Εκτός από την ολοένα και πιο σημαντική ζήτηση για ουδετερότητα άνθρακα, οι χημικοί ενδιαφέρονται όλο και περισσότερο για τη χρήση διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στις συνθέσεις, καθώς είναι άφθονο, φθηνό, σχετικά μη τοξικό και ανανεώσιμο. Ωστόσο, η αντιδραστικότητα του CO2 είναι σχετικά χαμηλή. Για να το ξεπεράσει αυτό, η ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Tsuyoshi Mita χρησιμοποίησε μια ηλεκτροχημική μέθοδο στην οποία ένα ηλεκτρόνιο προστίθεται είτε στο μόριο CO2 είτε στο άλλο μόριο του διαλύματος, κάνοντας πολύ πιο εύκολο σε αυτά να αντιδράσουν μεταξύ τους.

Αυτή η εργασία σηματοδοτεί μια ιδιαίτερα μεγάλη ανακάλυψη, καθώς το CO2 χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση ενός παραδοσιακά δύσκολου τύπου μετασχηματισμού με πρωτοφανή αποτελεσματικότητα. Όταν πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις, τα ηλεκτρόνια μπορούν να μοιραστούν μεταξύ πολλών ατόμων σε ένα μόριο με αυτό που ονομάζεται αρωματικό σύστημα. Αυτά τα συστήματα είναι ιδιαίτερα σταθερά και δύσκολα διασπώνται, αλλά η νέα μέθοδος που αναπτύχθηκε στο ICReDD μπορεί να αποαρωματίσει ή να σπάσει αυτά τα σταθερά αρωματικά συστήματα προσθέτοντας CO2 στο μόριο με τη βοήθεια ηλεκτρισμού. Αυτή η διαδικασία έχει τη δυνατότητα να ανακυκλώσει το CO2, ενώ παράλληλα παράγει δικαρβοξυλικά οξέα υψηλής προστιθέμενης αξίας από απλά υλικά, επιλύοντας δύο προβλήματα ταυτόχρονα.

Πριν από τα πραγματικά πειράματα, επιστήμονες από το ICReDD εξέτασαν διάφορες ετεροαρωματικές ενώσεις υπολογίζοντας το δυναμικό μείωσης τους, το οποίο είναι ένα μέτρο για το πώς θα αντιδράσει μια ένωση όταν εκτεθεί σε ηλεκτρικό περιβάλλον. Τα αποτελέσματα επέτρεψαν στους ερευνητές να αναγνωρίσουν δυνητικά αντιδραστικές ενώσεις και να πραγματοποιήσουν στοχευμένα ηλεκτροχημικά πειράματα. Αποδεικνύουν ότι μια μεγάλη ποικιλία υποστρωμάτων που παρουσιάζουν εξαιρετικά αρνητικά δυναμικά μείωσης μπορούν πολύ αποτελεσματικά να υποστούν αυτήν την πρωτοφανή αρωματική προσθήκη δύο μορίων CO2. Τα δικαρβοξυλικά οξέα μπορούν εύκολα και οικονομικά να τροποποιηθούν σε σημαντικούς ενδιάμεσους για βιολογικά ενεργές ενώσεις, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο αποτελεσματική και οικονομική ανάπτυξη φαρμάκων. Οι ερευνητές που συμμετείχαν στη μελέτη αποδίδουν την ταχεία ανάπτυξη αυτής της νέας διαδικασίας στη στρατηγική τους να εκτελούν πρώτα υπολογιστικές αναλύσεις που έδωσαν πληροφορίες στις πειραματικές επιλογές τους στο εργαστήριο.

Πηγές:
HOKKAIDO UNIVERSITY