Niedawne badania wykazały, że ślad węglowy przemysłu farmaceutycznego jest większy niż branży motoryzacyjnej. Oprócz emisji gazów cieplarnianych przemysł farmaceutyczny jest odpowiedzialny za poważne zanieczyszczanie wody ściekami. Ale da się temu zapobiec, stawiając na bardziej “zieloną” produkcję farmaceutyków, a ważny krok w tym kierunku dokonali naukowcy z Narodowego Uniwersytetu Singapuru (NUS). Ich przełomowe badania zostały opisane w Nature.
Opracowywanie alternatywnych systemów katalitycznych zdolnych do osiągnięcia precyzji na poziomie atomowym przy jednoczesnym zapewnieniu możliwości odzyskania jest najważniejszym elementem naszej misji polegającej na zrewolucjonizowaniu zrównoważonych procesów produkcyjnych wysokowartościowych chemikaliów i farmaceutyków. To przełomowe osiągnięcie jest wynikiem ścisłej współpracy między kilkoma instytucjami. Prof. Lu Jiong
Nowe katalizatory pozwolą tworzyć “zielone” leki
Synteza związków organicznych wymaga szeregu etapów zwanych reakcjami sprzęgania katalizowanymi metalami przejściowymi, które są niezbędne do tworzenia wiązań chemicznych. Katalizatory stosowane obecnie są stosunkowo drogie i trudne do recyklingu, co wpływa negatywnie na środowisko. Nie nadają się do stosowania we wszystkich rodzajach reakcji. Aby obejść te wyzwania, badacze z Singapuru stworzyli nową klasę tzw. katalizatorów z heterogenicznymi atomami geminalnymi (GAC).
Czytaj też: Nowe katalizatory coraz bliżej. Naukowcy podejrzeli proces fotosyntezy
Ich kluczową cechą jest obecność dwóch metalowych rdzeni składających się z jonów miedzi, co pozwala na bardziej wydajne i selektywne reakcje chemiczne. Uczeni wykorzystali tzw. polimerowy azotek węgla (PCN), który pełni rolę szkieletu. Okazało się, że ok. 0,4 nm to idealna odległość między dwoma jonami miedzi, aby mogły funkcjonować jako jedna jednostka katalizująca do ważnych reakcji chemicznych.
Nowo opracowany katalizator został przetestowany w niektórych reakcjach chemicznych wymaganych do tworzenia powszechnie stosowanych leków i związków chemicznych. Naukowcy potwierdzili, że jego skuteczność jest zbliżona do konwencjonalnych katalizatorów, ale negatywny wpływ na środowisko znacznie mniejszy.
Wiele wskazuje, że nowy katalizator może poprawić wydajność produktu końcowego. Dzięki zastosowaniu nowych GAC dostępnych było więcej substratów bromkowych, co skutecznie zwiększyło wydajność dutasterydu, stosowanego głównie w leczeniu chorób prostaty, z 53 proc. do 62 proc. w porównaniu ze stosowaniem konwencjonalnych katalizatorów metalicznych.
Katalizator poddano dziewięciu kolejnym cyklom reakcji chemicznych i odkryto, że może on pozostać stabilny bez wykrywalnej utraty jonów miedzi z pierwotnej struktury. To znacznie zmniejsza ilość odpadów i ryzyko zanieczyszczenia metalami, a przy tym oznacza 10 razy niższy ślad węglowy niż w przypadku konwencjonalnych katalizatorów.
