冲绳科技学院
博士生和第一作者桑塔努·蒙达尔用他新设计的有机催化剂系统模型作为参考，勾画出了丙酮酸的反应
信用:OIST 冲绳科学技术研究所研究生大学(OIST)的化学家开发了一种有机催化剂，可以利用丙酮酸(许多代谢途径中的关键生物分子)推动反应，使用传统的工业技术很难实现这一点
这项研究最近发表在《有机快报》(Organic Letters)上，是简化生产过程和增加可以由丙酮酸盐构建的分子范围的重要一步，如氨基酸或乙醇酸，这些分子用于药物研发和治疗
“催化剂，控制和加速化学反应的物质，不包括在最终产品中，是化学家的重要工具，”桑塔努·蒙达尔博士说
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OIST大学化学和化学生物工程系候选人，该研究的第一作者
“尤其是有机催化剂，将会给化学工业带来革命性的变化，使化学变得更加可持续
" 目前，工业中使用金属催化剂，这种催化剂的获得和产生有害废物通常很昂贵
金属催化剂还容易与空气和水发生反应，这使得它们难以储存和处理
但是有机催化剂是由普通元素构成的，比如碳、氢、氧和氮，所以它们更便宜、更安全、更环保
“除了这些优势之外，我们新开发的有机催化剂系统还可以促进使用丙酮酸盐的反应，而使用金属催化剂是不容易实现的，”Santanu补充道
他继续解释说，在所有的化学反应中，分子可以通过释放或接受电子来进行反应
丙酮酸盐在反应时更容易接收电子，在工业上通常以这种方式生产有机醇和溶剂
但是在我们的身体内，被称为酶的蛋白质催化剂可以驱动丙酮酸提供电子的反应，从而产生脂肪酸和氨基酸等分子
通过从这些酶中获得灵感，研究人员设计了一种由两种有机小分子组成的催化剂系统，一种酸和一种胺，迫使丙酮酸充当电子供体
在反应中，胺与丙酮酸结合，形成一个中间分子
然后，酸覆盖了中间分子的一部分，而留下另一部分，它可以提供电子，自由反应并形成新的产物
重要的是，催化剂体系对它将生产的产品形式具有高度的选择性
像我们的手一样，许多生物分子是不对称的，可以以两种互为镜像的形式存在
这些分子看起来相似，但通常具有不同的特性
桑塔努说:“有机催化剂可以设计成在反应结束时，只生成其中一种镜像形式。”
这在制药工业中特别有益，其中一种形式可能是有效的治疗，但另一种形式可能是有毒的
" 对于丙酮酸反应，研究人员能够通过改变用于催化反应的胺的镜像形式，选择性地选择最终产物的两种镜像形式中的哪一种
目前，有机催化剂体系仅在丙酮酸与一类特定的有机分子(称为环状亚胺)反应时起作用
但最终，研究小组梦想创造一种通用的下一代丙酮酸催化剂，这意味着它可以加速丙酮酸和广泛的有机分子之间的反应
桑塔努说:“有了通用催化剂，化学家们就能很容易地从丙酮酸盐中制造出一系列镜像形式的各种产品。”
“这将对社会产生许多有意义的影响，例如加速新药的开发
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