가시광선을 활용한 제약 기본 구성 요소 제조에 관한 새로운 연구

Seoul미시간 대학교 화학자들은 가시광선을 활용하여 아제티딘이라는 유망한 약물 화합물을 합성하는 방법을 발견했습니다. 아제티딘은 기존에 약물에 사용되는 다섯 및 여섯 원자 고리의 질소 헤테로 사이클보다 더 안정적이며, 이는 종종 복용 후 분해되기 쉽습니다. 이 새로운 방법은 가시광선과 광촉매를 이용한 [2+2]-고리 첨가 반응을 통해 단일 고리 아제티딘을 생성합니다.

연구는 여러 중요한 발견들을 강조합니다.

1. 자외선 대신 가시광선을 사용했습니다.
2. 광촉매가 반응을 촉진했습니다.
3. 단환 아제티딘은 더 안정적이며 작업하기 용이합니다.
4. 이 방법은 약물 합성을 더 효율적으로 만들 수 있습니다.

60%의 의약품에는 질소 고리가 포함되어 있으며, 여기에는 최소한 하나의 질소 원자를 가진 구조가 포함됩니다. 일반적인 형태는 5원자와 6원자 고리이지만, 이러한 고리는 불안정할 수 있습니다. 주 연구자인 신들러에 따르면, 이러한 고리는 체내에서 분해될 수 있기 때문에, 환자가 복용하는 약물이 몸에서 실제로 작용하는 것과는 다를 수 있습니다.

연구자들은 이제 더 안정적인 4원자 고리 화합물인 아제티딘에 집중하고 있습니다. 주요 과제는 이러한 고리를 안정적으로 생산할 수 있는 방법을 찾는 것입니다. 전통적인 방법들은 한계가 있어 널리 적용되지 않거나 특정한 치환 패턴만을 생성할 수 있습니다.

약물 합성과 스크리닝에는 다양한 치환 패턴이 필요합니다. 이는 다양한 분자들의 테스트를 가능하게 합니다. 미시간 대학팀은 [2+2]-고리 첨가 방법을 사용했습니다. 이 방법은 보통 분자를 활성화시키기 위해 광여기를 필요로 합니다.

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두 가지 화합물이 사용되었습니다: 비고리 이민과 알켄. 이들은 변화를 주면 다양한 제품을 생성할 수 있기 때문에 선택되었습니다. 하지만 비고리 이민은 에너지를 빨리 잃어 고리 첨가 과정을 완료하지 못합니다. 이전에 자외선을 사용한 시도는 성공했지만 안전하지 않았습니다. 또한 다른 이민과 알켄을 사용하여 원하는 아제티딘을 얻기 어려웠습니다.

가시광선을 사용하는 것은 좋은 해결책이었습니다. 주요 요소는 필요한 여기 상태 중간체를 얻는 데 도움을 준 광촉매였습니다. 이 방법은 아자 파테르노-뷔치 반응이라고 불립니다. 왜 이러한 반응이 효과적이었는지를 이해하기 위해, U-M 팀은 MIT의 헤더 쿨릭 연구실과 협력했습니다. 그들은 출발 물질의 에너지 수준을 맞추기 위해 계산 분석을 사용했고, 이는 반응을 더 용이하게 했습니다.

다양한 이민과 알켄의 조합을 실험하는 것은 필수적이었다. Schindler 연구실은 이 반응이 여러 종류의 화합물에서 작용한다는 것을 보여주었다. 이 방법이 다양한 물질에 적용될 수 있다는 것을 입증하는 것이 중요하며, 이는 제약 회사에게 이 공정의 유용성을 입증한다.

생물학적으로 중요한 여섯 가지 아제티딘 화합물이 생성되었습니다. 이 가운데 연구팀은 아제티딘을 에스트로겐 유도체에 결합시켰고, 암 세포에 독성을 가지는 페나레시딘 B의 유사체를 합성하였습니다. 이는 [2+2]-시클로첨가 반응을 이용한 이 천연물의 최초의 완전 합성입니다.

팀은 이러한 통찰력을 바탕으로 새로운 화학 반응을 창출할 계획입니다. 이런 접근법은 미래의 반응 설계에 도움이 될 수 있으며, 이전에는 얻기 어려웠던 빌딩 블록을 보다 쉽게 생산할 수 있게 할 것입니다. 이러한 진전은 신약 개발에 새로운 기회를 제공합니다.