雖然我們似乎生活在一個(gè)物產(chǎn)豐富的世界，但在幕后，采購(gòu)足夠數(shù)量的關(guān)鍵原料可能具有挑戰(zhàn)性。例如，某些抗生素、β-內(nèi)酰胺抗生素的合成需要大量的某些分子，而獲得足夠的這些分子歷來(lái)是很困難的。

現(xiàn)在，在最近發(fā)表在《自然催化》雜志上的一項(xiàng)研究中，大阪大學(xué)的研究人員推出了一種新的、簡(jiǎn)化的方法來(lái)合成復(fù)雜的 β-內(nèi)酰胺支架，這是 β-內(nèi)酰胺抗生素的特征。

青霉素是第一種大規(guī)模生產(chǎn)的抗生素，是 β-內(nèi)酰胺抗生素的一個(gè)例子。這些抗生素是某些細(xì)菌感染的首選，因?yàn)樗鼈儽却蠖鄶?shù)藥物更具選擇性且毒性較小。毫不奇怪，有數(shù)十種β-內(nèi)酰胺抗生素被批準(zhǔn)用于臨床并正在開(kāi)發(fā)中。

不幸的是，由于這些抗生素的結(jié)構(gòu)雖小但復(fù)雜，在實(shí)驗(yàn)室合成這些抗生素一直具有挑戰(zhàn)性。因此，通常需要催化劑來(lái)促進(jìn)合成過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。一種被稱為費(fèi)歇爾卡賓絡(luò)合物的催化劑效果很好，但需要大量使用。該研究小組的研究目標(biāo)是合成少量起作用的費(fèi)歇爾卡賓催化劑。

“我們的新催化系統(tǒng)可以從有機(jī)硅化合物生成無(wú)毒的費(fèi)歇爾卡賓絡(luò)合物，”該研究的主要作者 Tetsuya Inagaki 解釋道。“更重要的是，我們能夠分離并表征一個(gè)關(guān)鍵的中間體：硅氧碳烯-鈀絡(luò)合物。”

與之前的費(fèi)歇爾卡賓合成方案不同，該過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生有毒的鉻廢物，也不需要光照射。該反應(yīng)僅需一步即可進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單，并且僅需要少量催化劑。研究人員用它制備了硫霉素抗生素的支架，收率達(dá) 94%。

“我們很興奮，因?yàn)槲覀兊难芯繉⒂兄诤铣珊茈y分離的費(fèi)歇爾卡賓催化劑，并提供在一個(gè)反應(yīng)??容器中獲得結(jié)構(gòu)復(fù)雜的 β-內(nèi)酰胺構(gòu)建塊的途徑，”資深作者 Mamoru Tobisu 說(shuō)。“我們期待將我們的反應(yīng)方案應(yīng)用于其他類別的合成目標(biāo)。”

這項(xiàng)工作是簡(jiǎn)化β-內(nèi)酰胺合成的重要一步，β-內(nèi)酰胺是最常見(jiàn)的抗生素分子支架。由于合成方案簡(jiǎn)單且毒性最小，因此進(jìn)一步化學(xué)轉(zhuǎn)化的應(yīng)用應(yīng)該很簡(jiǎn)單。