简化一种防止药物在体内过早降解的方法

人们摄取的东西在新陈代谢中被有机体以生化方式分解：有价值的物质被消化，次要的物质被丢弃和排出体外。就药物而言，这种降解有时在它们完全发挥治疗作用之前就开始了。

化学家试图通过用氢的同位素氘(D)替换药物分子中的氢(H)原子来防止这种情况发生。在她在莱布尼茨催化研究所(LIKAT)的论文中，一位年轻的研究人员探索了如何比以前更简单、更节省资源和更具成本效益地进行这种同位素交换。

2017年：首个氘代药物

在化学上，氢和氘是相同的。氘只有一个较重的原子核。“这就是它比氢反应慢的原因，”来自LIKAT的SaraKopf博士解释道。“例如，正是这种‘惯性’稳定了药物。也就是说，生物体的降解被延迟了。”在未来，患者可以接受比以前更低的剂量治疗，并且副作用更少。

第一种氘代药物于2017年获得美国食品药品监督管理局(FDA)的批准，在治疗亨廷顿病中缓解运动障碍。从那时起，世界各地的实验室一直在尝试通过氢同位素交换来获得更稳定的药物。萨拉·科普夫(SaraKopf)也在2020年为她的论文选择了这个主题，她在11月进行了答辩。

由LIKAT主任MatthiasBeller博士教授监督的这项工作的目标是：大大简化氘化的化学过程。这一方面包括催化剂，另一方面包括氘的来源。

来源：氘化水

Kopf选择了氘化水作为新的水源。与通常使用的氘气不同，它可以在常压下进行处理，而且更便宜。

化学家解释说，氘化的技巧之一是不替换分子中的所有H原子，而只替换选定的原子。最重要的是，合适的位置是所谓的CH基团。它们由一个碳原子(C)和最多三个氢原子(H)组成，在药物中非常常见。对于化学家来说，它们是分子中的首选反应位点：所谓的CH活化可用于特异性赋予活性成分功能。

这种CH活化是有机化学中的梦想反应之一，正如Kopf博士所说，“非常有吸引力，但难以掌握。我们用它来切割CH基团并用其他元素取代H原子。当然，它有助于用氘代替氢。”

催化剂：锰和钌

这种CH活化需要催化剂，通常是铱，这是一种昂贵的贵金属，比黄金和铂还稀有。SaraKopf也想为此寻找替代方案。她用钌和锰进行了实验。这位化学家说：“钌比铱更丰富，经过深入研究并提供了大量关于CH活化的文献。”锰存在于大量矿床中，与铁的性质相似，同样价格低廉，无毒，并且越来越受到专家们的关注，因为它开辟了通往“绿色化学”的道路。

SaraKopf回忆说，实验起步缓慢。对铱毫不费力地起作用的东西对钌或锰不起作用。只有使用助催化剂才取得突破。在机理分析中，她确定了分子反应中发生的事情。事实证明，问题的症结在于化学家打算用于同位素交换的CH基团与催化剂的距离不够近，无法发生反应。

通用方法

“诀窍是使用分子中的其他结构作为导体，可以这么说，将相应的CH基团和催化剂聚集在一起。”在她的论文中，SaraKopf描述了有机化学分子中的典型结构如何转化为导电基团。那些曾经擅长化学的人仍然会知道课堂上的名字：例如，由一个碳和一个氧原子组成的酮(CO)，或由碳、氢和氧组成的醛基(CHO)。

Kopf博士说：“作为分子中的导体，我能接触到的基团越多，我就能用氘‘标记’的药物就越多。”这使得新的同位素交换方法适用于广泛的应用领域。然而，他说，还需要进一步的研究才能使其为实际使用做好准备。例如，Kopf博士的方法仍然声称温度在100到120摄氏度之间。“分子中有些结构无法承受这种热量。对于反应，40度甚至室温将是理想的。”

经过两年半的研究，萨拉·科普夫(SaraKopf)以最高的成绩，以优异的成绩为她的论文答辩。她在《化学评论》杂志上发表了一篇关于她的研究主题的综述文章。