المنغنيز يترك بصمته في تخليق الأدوية – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Manganese makes its mark in drug synthesis
(Rice University – تقديم: جامعة رايس)

ملخص المقالة:

وجد باحثو جامعة رايس أن ملح المنغنيز الوفير بالأرض يزيد من تبسيط عملية توليف الفلوروكيتونات وجزيئات السلائف لتصميم الأدوية وتصنيعها، من خلال اكتشاف كيفية استبدال محفزات الفضة الباهظة الثمن بمركب قائم على السيريوم. ومع المنغنيز، تطلب أقل من عُشْر من المحفز وعمل بشكل أفضل، وهذا بدوره دفع الباحثين إلى اعتبار المنغنيز محفزا من المستوى التالي.

( المقالة )

فقط لأنك قمت بحل تحدي الكيمياء الدائمة، لا يعني أنك لا تستطيع تحسينه. فقد كان علماء جامعة رايس يضعون ذلك في اعتبارهم عندما شرعوا في تحسين تقنيتهم لوضع لبنة بناء مشتركة للأدوية.

وقد وجد كيميائي جامعة رايس البروفيسور جوليان ويست (أستاذ مساعد في الكيمياء) وطالبة الدراسات العليا ين-تشو لو أن ملح المنغنيز الوفير بالأرض يزيد من تبسيط عملية توليف الفلوروكيتونات (fluoroketones) [١] وجزيئات السلائف (precursor molecules) [٢] لتصميم الأدوية وتصنيعها.

وتطلبت الطريقة المعقدة محفزات من الفضة باهظة الثمن حتى اكتشف مختبر البروفيسور ويست كيفية استبدالها بمركب قائم على السيريوم. وهذا بدوره دفع الباحثين إلى اعتبار المنغنيز محفزا من المستوى التالي.

ونشر المختبر نتائجه في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية “الحفز” (ACS Catalysis).

وقال البروفيسور ويست إن ربط ذرات الفلور سالبة الشحنة بالكيتونات، وهي مركبات بيولوجية ذات مجموعة متنوعة من الهياكل، يساعد على توجيه المجموعات الوظيفية نحو التفاعلات المطلوبة عند استخدامها في المركبات المضادة للسرطان وغيرها من المركبات. وأشار في الدراسة السابقة إلى أن استبدال ذرات الهيدروجين بالفلور “يشبه طلاء الدروع في هذا الوضع” ويساعد الأدوية على الاستمرار لفترة أطول في الجسم. وأضاف إن المنغنيز له العديد من المزايا على السيريوم، وليس فقط لسهولة توافره وتكلفته المنخفضة.

وتابع البروفيسور ويست: “كانت كمية المنتج التي حصلنا عليها مع السيريوم جيدة، ولكن لكي تنجح، كان علينا أن نستخدم أكبر قدر من السيريوم مثل المواد الأولية. مع المنغنيز، تطلب منا أقل من عُشْر من المحفز – والأهم من ذلك، أنه يعمل بشكل أفضل. ونفضل استخدام كمية ضئيلة من المحفز لتوفير تكاليف المواد وتبسيط التنقية”.

وعلى الرغم من أن السيريوم كان قادرا على تعزيز ردود الفعل بكفاءة نسبية، إلا أنه بشكل أساسي كان واحدا وانتهى. ويمكن إعادة تدوير السيريوم لإعادة استخدامه كمحفز ولكنه يتطلب إعادة أكسدة صعبة. واتضح أن ذلك أسهل بكثير مع أملاح المنغنيز.

وقال: “وجدت ين-تشو الكاشف [٣] الذي نستخدمه، سيليكتفلور (Selectfluor)، يعيد أكسدة المنغنيز بما يكفي للرد مرارا وتكرارا”. وذكر أن المنغنيز رخيص بما فيه الكفاية بحيث لا تكون إعادة تدوير المواد فعالة من حيث التكلفة بالنسبة للمصنعين. وتابع إن الجانب السلبي الوحيد هو أن التفاعلات التي تُمَكِّن المنغنيز يمكن أن تستغرق عدة ساعات لإنتاج مجموعة من الجزيئات بدلا من نصف ساعة أو نحو ذلك يحتاجها السيريوم. وأشار الى أن حتى هذا التقييد ينبغي أن يثبت عدم وجود عقبة بسبب التكلفة النسبية.

وأضاف: “في رأينا، هذه مقايضة عادلة، لأنك تقلل من كمية الكواشف التي تحتاج إلى إضافتها والحصول على المزيد من المركب الذي تريده”. وقال إن المقارنات المباشرة مع محفزات الفضة أثبتت أن المنغنيز يسلم المزيد من جزيئات المنتجات بنصف كمية المحفز. وأضاف: “ولذلك أعتقد أننا سنصل إلى أحدث الحفز مع رد الفعل هذا”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2021-10-manganese-drug-synthesis.html

لمزيد من المعلومات: جوليان ويست وآخرون، C–C Bond Fluorination via Manganese Catalysis, ACS Catalysis (2021).  DOI: 10.1021/acscatal.1c03052

الهوامش:

[١] الفلوروكيتون (fluoroketone) هو نوع من المركبات العضوية التي ترتبط فيها مجموعتان من الألكيل المفلورة (fluorinated alkyl) بالكامل بمجموعة كربونيل (carbonyl)، المصدر: https://en.wiktionary.org/wiki/fluoroketone

[٢] في الكيمياء، السلائف هي مركب يشارك في تفاعل كيميائي ينتج مركبا آخر. في الكيمياء الحيوية، غالبا ما يشير مصطلح “سلائف” بشكل أكثر تحديدا إلى مركب كيميائي يسبق مركبا آخر في مسار استقلابي، مثل سلائف البروتين. ويكيبيديا.

[٣] الكاشف هو مادة أو خليط للاستخدام في التحليل الكيميائي أو التفاعلات الأخرى.

[٤] سيليكتفلور (selectfluor)، علامة تجارية لمنتجات الهواء والمواد الكيميائية، هي كاشف في الكيمياء يستخدم كمتبرع بالفلور. هذا المركب مشتق من القاعدة النووية دابكو (DABCO) وهو مركب عضوي ثنائي الحلقات مع الصيغة N ₂(C ₂H ₄). هذه المادة الصلبة عديمة اللون هي قاعدة أمينية عالية الجودة، والتي تستخدم كمحفز وكاشف في البلمرة والتوليف العضوي. يحتوي كوينوكليدين على بنية مماثلة، مع استبدال إحدى ذرات النيتروجين بذرة كربون. تم وصف هذا الملح عديم اللون لأول مرة في عام 1992 ومنذ ذلك الحين تم تسويقه لاستخدامه في كيمياء الفلور العضوي من أجل الفلورة المحبة للكهرباء. ويكيبيديا.