如果教室里摆满了所有可以用作复杂药物反应催化剂的过渡金属，铁将是最有前途但最不守规矩的成员。

然而，罗切斯特大学和马里兰大学的研究人员创造并表征了一种新的反应，这种反应可能将铁带到课堂的前沿，从而能够更快、更便宜地合成以前难以制造的类药物化合物一步到位。他们在《科学》杂志上报告了他们的发现。

“这是开发制药行业可以利用的有效且实用的铁基反应的巨大飞跃，”罗切斯特大学 Marshall D. Gates, Jr. 化学教授 Michael Neidig 说，他的研究小组与副教授的研究小组合作。在古铁雷斯于 2021 年 8 月搬到德克萨斯 A&M 之前，他是马里兰州的化学教授奥斯瓦尔多·古铁雷斯。

铁：化学合成中比钯更好的催化剂

所谓的过渡金属催化的交叉偶联反应是最广泛使用的化学合成方法之一。工业和学术实验室经常用于这些反应的过渡金属催化剂是钯。钯效果很好，但它稀有、昂贵且有毒——这就是 Neidig 和 Gutierrez 实验室一直致力于生产铁替代品的原因。

铁——虽然丰富、便宜且相对无毒——但尚未得到充分开发，部分原因是当它在这些反应中与碳结合时，生成的有机铁化合物可能非常不稳定且难以控制。

虽然这些反应中使用的大多数交叉偶联都涉及将两个分子放在一起，但古铁雷斯小组的主要作者 Lei Liu 设法创建了三组分偶联，增加了反应与多种化合物结合的潜力。共同主要作者 Maria Camila Aguilera，博士。Neidig 小组的学生，然后煞费苦心地分析了反应是如何运作的。

阿奎莱拉的部分工作涉及重建反应中使用的四种铁“种类”中每一种的确切晶体结构——实际上，为每种铁都制作了一张照片。然后她对每个物种进行了表征，以确定哪个物种开始了反应，以及其他三个在反应的不同阶段所扮演的角色。

“这是一个非常具有挑战性的项目，”四年级博士说。在哥伦比亚国立大学获得化学学士学位后来到罗切斯特的学生。“但我对此感到非常兴奋，因为它让我真正深入研究了一种非常不同的化学反应。”

Neidig 说，Aguilera 使用了一系列光谱工具和独特的低温基础设施，使实验室能够“研究世界上很少有化学实验室可以研究不稳定的有机铁化合物”。他补充说，她的分析“为以理性、机械驱动的方式继续发展铁基反应奠定了基础。”

药物开发的一个有希望的进展

在药物开发中的实施前景如何?

“我认为这是一种对制药公司有吸引力的反应，”Neidig 说。

“这种反应可能需要更多的调整和发展，”他补充道。但是当涉及到这项任务时，“我们建立的基本机制框架对于帮助人们思考如何使这个系统更好、更高效非常重要。”

Aguilera 和 Neidig 都赞扬了与 Gutierrez 实验室建立的密切工作关系，特别是考虑到由于高风险和低回报，愿意研究铁催化交叉偶联反应的实验室很少。

“奥斯瓦尔多是一位令人难以置信的合作者，”阿奎莱拉说。“他非常愿意分享他的知识，所以很高兴和他一起工作。”