シンプルでアクセスしやすい方法で薬効の構造を改善する

未確認の化学手順により、より安全で実用的なシクロプロパンが得られます。

多くの前臨床、臨床、市販の医薬品、および天然化合物にはシクロプロパンが含まれています。 シクロプロパンは、3 つの炭素原子が結合した環で、1 つの炭素が薬物分子の残りの部分に結合し、他の 2 つの炭素が 2 つの水素原子に結合しています。 多くの医薬品には、有効性を高めるために使用できる化学構造があります。

従来の技術は限られた化合物でのみ機能し、反応性が高く危険な可能性のある物質を必要とします。 歪んだ 3 炭素環は、幅広い天然物、医薬品、農薬の重要な要素です。 多くの化学合成技術では、依然として繊細な二重ハロゲン化炭素中心や危険なジアゾ試薬が使用されています。 これらは多くの薬剤の必須成分であり、薬剤候補にそれらを追加することは創薬プロセスの重要な部分となり得ます。

アルケンとジアゾ アルカン（厳密な安全上の注意が必要な非常にエネルギーの高い試薬）との金属触媒反応は、それらを合成するための最も一般的な方法です。

ペンシルベニア州立大学の研究者らは、これまで知られていなかった化学機構を利用して、さまざまな分子上でシクロプロパンを生成する安全で効率的かつ実用的な方法を実証した。 この革新的な技術は、医薬品の研究と製造におけるこの重要なプロセスを変えることができます。

現在、米国食品医薬品局によって承認されている多くの医薬品には、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19)、喘息、C型肝炎、HIV/AIDS の治療に使用される医薬品など、シクロプロパンが含まれています。 これらの構造は、薬物の効力を高め、体内での溶解能力を変化させ、望ましくない標的との相互作用を減らし、全体的なパフォーマンスを向上させることができます。

ペンシルバニア州立エバリー科学大学の化学教授で研究チームリーダーのラメシュ・ギリ氏は、「シクロプロパンの生成を改善するこれまでの取り組みは、60年以上前に確立された機構経路を変更することに焦点を当てていた。 私たちはこれに異なるアプローチをとり、新しく、シンプルで、実用的で、広く適用可能な経路を特定しました。」

この新しいプロセスは、多くの物質を合成する際に化学的に特殊な化学物質であるアルケンをシクロプロパンに変換します。 この技術は「ラジカル化学」を利用しており、中間反応中に炭素原子の一部に「フリーラジカル」として知られる不対電子が残り、反応を加速します。

新しい方法では、可視光で反応を開始し、酸素などの一般的な化学成分を使用します。 この経路で利用されるすべての機能は市販されているか、研究室で簡単に作成できます。 特別な安全上の注意は必要なく、長期間保存できます。 この反応は単純で安全なので、学部の化学研究室で行うことができます。

シクロプロパンの製造では、従来の方法は単純な化合物でのみうまく機能します。 シクロプロパンは、分子がそれほど複雑ではない合成の初期段階で導入されることがよくあります。 ただし、その後の段階でリングが開く可能性があります。 これらの初期段階に戻るには、その後分子誘導体を生成する試みが必要です。 研究者らは、この新しい技術を使用して、さまざまな複雑さのさまざまなアルケンをシクロプロパンに変換することに成功しました。 これには、ステロイドのエストロン、ペニシリン、ビタミン B などの薬学的に重要な分子が含まれています。

ギリ氏は、「この経路で使用されるすべての成分は市販されているか、研究室で簡単に作成できるため、特別な安全対策を必要とせず、最終製品は長期間保存できます。 わずか 10% の酸素を含む空気にさらしながら、すべての成分を 1 つの混合物に加えることができ、1 つのステップで完了します。 この反応は単純で安全なので、学部の化学研究室に導入する予定です。」

一部の成分を交換して、最終製品に化学基を追加することもできます。 それらはさまざまな医学的目的を達成するために使用できます。 反応の構成成分の 1 つはメチレンであり、これには何百もの異なる形態が市販されています。 シクロプロパンが形成されるとき、この独特の化学基は、アルケンに付加される可能性のあるメチレンまたは他の基を区別します。 研究者らは、19 種類の異なるメチレン化合物を使用して、新しいアプローチの範囲を実証しました。