二氧化碳回收和高效药物开发：一个反应解决两个问题北海道 大学电可以将 CO2 添加到杂芳族化合物中。信用：三田刚使用电力，一种新方法提供了回收 CO 2的可能性，同时还进行了众所周知的困难反应，生产出可能对药物开发有用的化合物。北海道大学化学反应设计与发现研究所 (ICReDD) 的科学家开发了一种方法，该方法有可能帮助回收废弃的 CO 2，同时还可以产生可用于药物开发的分子。
除了对碳中和的日益重要的需求外，化学家们对在合成中使用二氧化碳(CO 2 ) 也越来越感兴趣，因为它丰富、便宜、相对无毒且可再生。然而，CO 2的反应性相对较低。为了克服这个问题，由 Tsuyoshi Mita 教授领导的团队利用电化学方法，将电子添加到 CO 2分子或溶液中的另一个分子中，使它们更容易相互反应。
这项工作标志着一个特别大的突破，因为 CO 2被用于以前所未有的效率进行传统上困难的转化类型。当满足某些条件时，电子可以通过所谓的芳香系统在分子中的许多原子之间共享。这些系统特别稳定且难以破坏，但 ICReDD 开发的新方法能够通过在电的帮助下向分子中添加 CO 2来脱芳构化或破坏这些稳定的芳香系统。该工艺具有回收 CO 2的潜力，同时还可以从简单的起始原料生产高附加值的二羧酸，同时解决两个问题。2. (Right) Reaction setup for electrochemical carboxylation. Credit Yong You, et al., Journal of the American Chemical Society, Feb 21, 2022" style="box-sizing border-box;">2进行脱芳族二羧基化反应的一般过程。 （右）电化学羧化反应装置。 图片来源：Yong You 等，Journal of the American Chemical Society，2022 年 2 月 21 日" style="box-sizing border-box; vertical-align middle; border-style none; max-width 100%; user-select none; position relative; transition opacity 0.3s ease-in-out 0s;">（左）用CO 2 进行脱芳族二羧基化的杂芳烃的一般过程。（右）电化学羧化反应装置。图片来源：Yong You 等，美国化学学会杂志，2022 年 2 月 21 日在实际实验之前，来自 ICReDD 的科学家通过计算其还原电位来筛选各种杂芳族化合物，还原电位是衡量化合物在受到电环境时如何反应的量度。结果使研究人员能够识别潜在的反应性化合物并进行有针对性的电化学实验。他们证明，具有高度负还原电位的多种底物可以非常有效地进行这种前所未有的两个 CO 2 分子的去芳烃加成。所获得的二羧酸可以轻松且经济高效地改性为生物活性化合物的关键中间体，从而实现更高效、更经济的药物开发. 参与这项研究的研究人员将这一新过程的快速发展归因于他们首先执行计算分析的策略，这为他们在实验室中的实验选择提供了依据。
“当我加入 ICReDD 时，我开始学习计算化学。在一年内，我能够利用先进的计算技术，这对指导我在实验室中的决策非常有用，”第一作者 Yong You 博士说。“完成研究并发表论文仅用了八个月，这比涉及实验的传统项目要快得多。由于计算机可以可靠地预测反应物结构和可能反应途径的可行性，因此节省了大量研究时间，”评论道领导这个项目的三田刚。
