روش جدیدی برای اصلاح سیستم های وینیل در علم دارو و مواد کاربرد دارد

ساخت مولکول های پیچیده از مولکول های ساده تر، کلید توسعه داروسازی، علم مواد و زمینه های مختلف علمی است.

اما واکنشی که به عنوان جایگزینی وینیل هسته دوست یا واکنش SNV شناخته می‌شود، که می‌تواند به شیمیدانان اجازه دهد تا ساختارهای پیچیده‌تری بسازند، کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است زیرا کنترل آن بسیار دشوار است.

در مطالعه ای که در طبیعتمحققان دانشگاه شیکاگو و دانشگاه پیتسبورگ روش جدیدی را برای ایجاد پیوند بین اتم‌های کربن با استفاده از واکنش SNV معرفی کرده‌اند.

به رهبری دانشجوی فارغ التحصیل Miao Chen، در آزمایشگاه پروفسور Guangbin Dong، تحقیقات آنها رویکرد جدیدی را برای ایجاد پیوندهایی ارائه می دهد که برای ساخت مولکول های پیچیده با ساختارهای دقیق ضروری هستند. دانشمندان امیدوارند که این امر به توسعه مواد پیشرفته و ترکیبات زیست فعالایجاد تأثیرات عمیق در دانشگاه و صنعت.

چن گفت: «مطالعه ما مکانیسم‌هایی را بررسی می‌کند که به طور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته‌اند و بینش عمیق‌تری را در مورد این واکنش دگرگون‌کننده ارائه می‌دهد. “این می تواند کمک ارزشمندی باشد تحقیقات دارویی و به افراد زیادی کمک کنید.”

مطالعه پاسخ

یک واکنش SNV در نوع خاصی از ساختار شیمیایی به نام “سیستم های وینیل” رخ می دهد که حاوی یک پیوند دوگانه کربن-کربن است. سیستم های وینیل در ایجاد لوازم ضروری روزمره، از لوله های پی وی سی و ورق های وینیل گرفته تا چسب هایی که قرص های ایبوپروفن را دست نخورده نگه می دارند، مهم هستند. اما آنها به دلیل پیچیده بودن و انعطاف ناپذیر بودن بدنام هستند.

در واکنش SNV، مولکولی به نام نوکلئوفیل با به اشتراک گذاشتن الکترون‌های مولکول وینیل، اتمی را در یک مولکول وینیل مبادله می‌کند، اما کنترل این فرآیند چالش برانگیز است.

برای رفع این مشکل، چن و تیمش رویکرد جدیدی را توسعه دادند. پیشرفت آنها زمانی حاصل شد که این گروه مکانیزم آزادسازی تنش را برای آرام کردن تنش مولکولی، غلبه بر موانع قبلی که محققان را آزار می‌داد، مهندسی کردند. آنها پیشرفت خود را با استفاده از ترکیبات مبتنی بر بور برای کمک به تسریع و هدف قرار دادن دقیق این تغییرات مولکولی تسریع کردند.

دونگ گفت که پس از مشاهده پدیده‌های غیرمنتظره شیفته او شد و تلاش زیادی برای درک اینکه چرا برخی واکنش‌ها انتخابی هستند و سطوح مختلف واکنش نشان می‌دهند، سرمایه‌گذاری کردند.

«رویکرد ما فراتر از روش‌های سنتی است و به ما امکان می‌دهد بسازیم مولکول های پیچیده با کارایی و دقت فوق العاده، “چن گفت.

تایید محاسباتی

برای تایید آنها مطالعات تجربیتیم با شیمیدانان محاسباتی در دانشگاه پیتسبورگ همکاری کردند که استفاده کردند شبیه سازی های کامپیوتری و محاسباتی برای پشتیبانی از مسیر شگفت‌انگیز – ارائه توضیحی عمیق برای آنچه آزمایشگاه دونگ در آزمایش‌های خود دید.

چن گفت: “شناسایی مکانیسم یکی از چالش برانگیزترین جنبه های تحقیق ما بود.” ما فقط توانستیم واکنش خود را از طریق مطالعات تجربی و محاسباتی گسترده تایید کنیم.

تحقیقات آنها پیشرفت قابل توجهی را در شیمی مصنوعی نشان داد و ابزار قدرتمندی برای مهندسی مولکولی دقیق در اختیار دانشمندان قرار داد. دانشمندان گفتند با تسلط بر پاسخ های SNV و درک مکانیسم های آزادسازی استرس، این کار نه تنها به چالش های طولانی مدت می پردازد، بلکه ممکن است توسعه مواد پیشرفته جدید و ترکیبات زیست فعال را نیز تحریک کند.

دونگ گفت: «اگرچه کاربرد کامل آن در حال حاضر ناشناخته است، ترکیبات ساخته شده با روش ما ساختاری شگفت‌انگیز و منحصربه‌فرد را نشان می‌دهند که بستری را برای افراد فراهم می‌کند تا خواص خود را مطالعه کنند.»