——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
β-受體阻滯劑是重要的藥物分子,廣泛應(yīng)用于治療高血壓、心絞痛、心律失常等心血管疾病。以普萘洛爾合成為例,萘基縮水甘油醚與異丙胺的開環(huán)反應(yīng)是常見的合成策略。但是,現(xiàn)有催化體系普遍存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化率低、存在副產(chǎn)物及分離純化困難等問(wèn)題。因此,開發(fā)高效且綠色的催化合成方法,在室溫條件下實(shí)現(xiàn)快速、高效的普萘洛爾連續(xù)流動(dòng)合成具有研究意義和應(yīng)用價(jià)值。
生物酶催化劑得益于酶分子通道的限域作用,可實(shí)現(xiàn)快速、低能耗、高轉(zhuǎn)化率、高選擇性的化學(xué)合成。受此啟發(fā),中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所張錫奇團(tuán)隊(duì)基于中國(guó)科學(xué)院院士江雷提出的“量子限域超流”理論,發(fā)展了仿生膜催化流動(dòng)化學(xué)合成技術(shù),在室溫條件下實(shí)現(xiàn)了快速高效的Knoevenagel縮合反應(yīng)、阿司匹林合成、特異選擇性環(huán)氧化物開環(huán)以及高立構(gòu)規(guī)整性丙烯酸芐酯單體聚合。將仿生膜催化流動(dòng)化學(xué)合成技術(shù)應(yīng)用于普萘洛爾合成,有望提升反應(yīng)效率、減少副產(chǎn)物生成并簡(jiǎn)化分離純化流程。
該研究構(gòu)建出胺功能化氧化石墨烯(NGO)膜反應(yīng)器,結(jié)合膜層間距調(diào)控及反應(yīng)物摩爾比優(yōu)化,在23 °C條件下實(shí)現(xiàn)了≈100%轉(zhuǎn)化率、≈100%選擇性的普萘洛爾定向流動(dòng)合成,反應(yīng)時(shí)間<4.63s。密度泛函理論計(jì)算顯示,調(diào)控NGO膜層間距可促使反應(yīng)從熱力學(xué)控制向動(dòng)力學(xué)控制過(guò)渡。進(jìn)一步,研究將底物范圍拓展至美托洛爾、比索洛爾、吲哚洛爾及萘哌地爾,實(shí)現(xiàn)了多種β-受體阻滯劑藥物的室溫高效流動(dòng)合成。
上述研究為藥物分子的仿生低能耗、高效合成提供了新思路,并拓展了仿生膜催化流動(dòng)化學(xué)合成技術(shù)的應(yīng)用范圍。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《物質(zhì)》(Matter)上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。
NGO膜反應(yīng)器的制備及性能對(duì)比
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