DOI: https://doi.org/10.3389/fchem.2024.1469677
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39359421
تاريخ النشر: 2024-09-18
المؤلف: Reagan L. Mohlala وآخرون
الموضوع الرئيسي: التخليق متعدد المكونات للدورات غير المتجانسة
نظرة عامة
تسلط المراجعة الضوء على الأهمية التاريخية والتطبيقات المعاصرة للتفاعلات متعددة المكونات (MCRs) في التخليق العضوي، متتبعة أصولها إلى اكتشاف ستريكر في عام 1850. تُعرف MCRs بكفاءتها في توليد تنوع جزيئي وتعقيد هيكلي، مما يجعلها ذات قيمة خاصة في الكيمياء الطبية والممارسات المستدامة. تشمل مزايا MCRs اقتصاد الذرات، واستخدام المحفزات القابلة لإعادة التدوير، والقدرة على إجراء التفاعلات في ظروف معتدلة، مما يساهم بشكل جماعي في تقليل النفايات واستخدام المذيبات.
تؤكد المراجعة أيضًا على دور MCRs في اكتشاف الأدوية، مع عرض مساهماتها في تخليق مركبات حيوية نشطة متنوعة، بما في ذلك الليدوكائين والنيفيديبين. تشير النتائج الحديثة إلى أن بعض المركبات المشتقة من MCR تظهر أنشطة مضادة للسرطان ومضادة للميكروبات واعدة، متفوقة على الأدوية التقليدية في اختبارات معينة. بالإضافة إلى ذلك، تناقش المراجعة دمج مبادئ الكيمياء الخضراء في منهجيات MCR، مثل استخدام المذيبات القابلة للتحلل وشروط التفاعل اللطيفة، والتي تتماشى مع أهداف الإنتاج الكيميائي المستدام. بشكل عام، تُعتبر MCRs نهجًا محوريًا في تعزيز التخليق العضوي، وعلوم البوليمرات، وتطوير مواد مبتكرة، مع إمكانية مستمرة للاستكشاف في المستقبل.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية التفاعلات متعددة المكونات (MCRs)، التي تشمل ثلاثة أو أكثر من المتفاعلات لتخليق جزيئات معقدة بكفاءة في خطوة واحدة. تُبرز MCRs لمزاياها على التفاعلات التسلسلية التقليدية، بما في ذلك تقليل وقت التفاعل، وتقليل مراحل التنقية، وزيادة العوائد. تتماشى هذه التفاعلات مع مبادئ الكيمياء الخضراء من خلال تعزيز الاستدامة من خلال تقليل النفايات واستخدام طرق صديقة للبيئة، مما يجعلها ذات قيمة خاصة في اكتشاف الأدوية وإنتاج الأدوية.
كما تؤكد هذه الفقرة على تطور البوليمرات متعددة المكونات (MCPs) من MCRs، التي تسهل إنشاء بوليمرات محددة جيدًا مع معالجة المخاوف البيئية المرتبطة بالكبريت العنصري. علاوة على ذلك، تُلاحظ التفاعلات متعددة المكونات غير المتماثلة (AMCRs) لقدرتها على تخليق مركبات شيرالية معقدة بكفاءة. تهدف المراجعة إلى عرض التطبيقات المتنوعة لـ MCRs في الكيمياء الطبية، والممارسات المستدامة، والمنهجيات الاصطناعية المبتكرة على مدى السنوات الخمس الماضية، مما يبرز دورها في تعزيز كفاءة الكيمياء وسلامة البيئة.
نقاش
يسلط النقاش الضوء على الدور المحوري للكيمياء الطبية، وعلم الأحياء، وعلم الأدوية في اكتشاف الأدوية، مؤكدًا على ضرورة التخليق العضوي لإنتاج الجزيئات الأساسية. تُلاحظ التقدمات الحديثة في التفاعلات متعددة المكونات (MCRs) لكفاءتها في تخليق مركبات تشبه الأدوية المعقدة. تسهل MCRs نهج “وعاء واحد” الذي يوسع الفضاء الكيميائي مع معالجة قضايا الاستدامة، مما يجعلها ذات قيمة في اكتشاف الأدوية، والتخليق، وتطبيقات الأدوية الحيوية. تُظهر دراسات متنوعة التطبيق الناجح لـ MCRs في توليد مركبات نشطة بيولوجيًا، مثل مشتقات التتراهيدروبريميدين ذات الخصائص المضادة للميكروبات ومضادة للسرطان، و3،3-بيس(إندوليل)ميثان التي تستهدف البروتينات المرتبطة بالسرطان.
تتوسع الفقرة أكثر في مبادئ الكيمياء الخضراء المدمجة في هذه العمليات الاصطناعية، داعيةً إلى استخدام المذيبات الصديقة للبيئة، وظروف التفاعل اللطيفة، والمحفات الآمنة. لا تحقق التفاعلات المبلغ عنها عوائد جيدة فحسب، بل تتماشى أيضًا مع 12 مبدأ من مبادئ الكيمياء الخضراء، مما يعزز الممارسات المستدامة في التخليق الكيميائي. كما يُذكر استكشاف MCRs في كيمياء البوليمرات، مما يشير إلى اهتمام متزايد في إنتاج بوليمرات وظيفية ذات خصائص فريدة لتطبيقات متقدمة. بشكل عام، تؤكد النتائج على إمكانيات MCRs في تعزيز كفاءة واستدامة تطوير الأدوية وتخليق البوليمرات.
DOI: https://doi.org/10.3389/fchem.2024.1469677
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39359421
Publication Date: 2024-09-18
Author(s): Reagan L. Mohlala et al.
Primary Topic: Multicomponent Synthesis of Heterocycles
Overview
The review highlights the historical significance and contemporary applications of multicomponent reactions (MCRs) in organic synthesis, tracing their origins back to Strecker’s discovery in 1850. MCRs are recognized for their efficiency in generating molecular diversity and structural complexity, making them particularly valuable in medicinal chemistry and sustainable practices. The advantages of MCRs include atom economy, the use of recyclable catalysts, and the ability to conduct reactions under moderate conditions, which collectively contribute to minimizing waste and solvent use.
The review further emphasizes the role of MCRs in drug discovery, showcasing their contributions to the synthesis of various bioactive compounds, including lidocaine and nifedipine. Recent findings indicate that certain MCR-derived compounds exhibit promising anticancer and antimicrobial activities, outperforming traditional drugs in specific assays. Additionally, the review discusses the integration of green chemistry principles in MCR methodologies, such as the use of biodegradable solvents and mild reaction conditions, which align with sustainable chemical production goals. Overall, MCRs are positioned as a pivotal approach in advancing organic synthesis, polymer science, and the development of innovative materials, with ongoing potential for future exploration.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of multicomponent reactions (MCRs), which involve three or more reactants to synthesize complex molecules efficiently in a single step. MCRs are highlighted for their advantages over traditional sequential reactions, including reduced reaction time, minimized purification stages, and enhanced yields. These reactions align with green chemistry principles by promoting sustainability through waste reduction and the use of eco-friendly methods, making them particularly valuable in drug discovery and pharmaceutical production.
The section also emphasizes the evolution of multicomponent polymerizations (MCPs) from MCRs, which facilitate the creation of well-defined polymers while addressing environmental concerns associated with elemental sulfur. Furthermore, asymmetric multicomponent reactions (AMCRs) are noted for their ability to synthesize complex chiral compounds efficiently. The review aims to showcase the diverse applications of MCRs in medicinal chemistry, sustainable practices, and innovative synthetic methodologies over the past five years, underscoring their role in advancing both chemical efficiency and environmental safety.
Discussion
The discussion highlights the pivotal role of medicinal chemistry, biology, and pharmacology in drug discovery, emphasizing the necessity of organic synthesis for producing essential molecules. Recent advancements in multi-component reactions (MCRs) are noted for their efficiency in synthesizing complex drug-like compounds. MCRs facilitate a “one-pot” approach that expands the chemical space while addressing sustainability issues, making them valuable in drug discovery, synthesis, and biopharmaceutical applications. Various studies demonstrate the successful application of MCRs in generating biologically active compounds, such as tetrahydropyrimidine derivatives with antimicrobial and anticancer properties, and 3,3-bis(indolyl)methanes that target cancer-related proteins.
The section further elaborates on the green chemistry principles integrated into these synthetic processes, advocating for the use of environmentally friendly solvents, mild reaction conditions, and safe catalysts. The reported reactions not only achieve good yields but also align with the 12 Principles of Green Chemistry, promoting sustainable practices in chemical synthesis. The exploration of MCRs in polymer chemistry is also mentioned, indicating a growing interest in producing functionalized polymers with unique properties for advanced applications. Overall, the findings underscore the potential of MCRs in enhancing the efficiency and sustainability of drug development and polymer synthesis.