Er zijn verschillende metaalenzymen in het menselijk lichaam. Metaalenzymen interageren met actieve zuurstof, die chemisch reactiever is dan normaal, metaalreactieve zuurstofsoorten vormen. Deze metaalreactieve zuurstofsoorten nemen deel aan de synthese en afbraak van biologische materialen en het metabolisme van geneesmiddelen door oxidatie, dat is de reactie die combineert met zuurstof of de reactie waarbij waterstof verloren gaat. Daarom, veel onderzoeksteams bestuderen enzymatische reacties in vivo door stoffen te synthetiseren die metaalreactieve zuurstof nabootsen. Echter, er is geen metaalreactieve zuurstofsoort die reageert met nitril gevonden of ontwikkeld.

Nitril is een soort organische verbinding die bestaat uit een drievoudige binding van koolstof (C) en stikstof (N). Het is chemisch divers en wordt gebruikt als materiaal om bepaalde verbindingen te synthetiseren. Ondanks de diverse toepassingen als tussenproducten in de biochemie en fysiologie, echter, er zijn minimale opbrengsten van de synthese met nitril vanwege de chemische eigenschappen die zeer sterke zuren of basen vereisen, of hoge temperatuur om de reacties voort te zetten.

Ondanks de beperkingen, een onderzoeksteam onder leiding van DGIST-professor Jaeheung Cho van Emerging Materials Science is er onlangs in geslaagd de metaalreactieve zuurstofsoorten (kobalt-peroxo-soorten) te synthetiseren, een biomimetisch materiaal dat reageert met nitril, Voor de eerste keer.

Het onderzoeksteam heeft ontdekt dat de kobalt-peroxo-soort (peroxo:een van de reactieve zuurstof met twee elektronen toegevoegd aan een zuurstofmolecuul) die wordt gesynthetiseerd met behulp van een oxidatiemiddel op een metaal-kobaltverbinding, reageert met nitril onder de omstandigheden van hoge temperatuur en druk. Dit is de eerste bevestiging dat de metaalreactieve zuurstofsoorten reageren met het nitril.

Vooral, de hydroximatokobalt (III)-complexen die composieten zijn die worden geproduceerd door de reactie tussen kobalt-perox en nitril, kan zich in de toekomst tot een prodrug ontwikkelen. Dit komt omdat wanneer de hydroximatocobal (III) complexen worden omgezet in kobalt (Ⅱ) toestand door in vivo reductie, bepaalde enzymen die sterk tot expressie worden gebracht in kankercellen kunnen worden gecontroleerd. De prodrug verwijst naar een medicijn of verbinding die op zichzelf bijna geen medicijnactiviteit vertoont, maar wordt gemetaboliseerd en toont zijn effect door in-vivo enzymatische of chemische reactie.

Niet alleen dat, nitril speelt een belangrijke rol bij de synthese van plantenhormonen en verbindingen. Anderzijds, verbindingen die functionele nitrilgroepen in herbiciden bevatten, kunnen schade aan het milieu veroorzaken door in landbouwafval en dergelijke achter te blijven. Daarom, de transformatie van nitril functionele groepen is een ecologisch belangrijke reactie.

Professor Jaeheung Cho verklaarde het belang van de studie:"Deze studie toont de nieuwe reactiviteit van metaalreactieve zuurstofsoorten aan en zal naar verwachting bijdragen aan de ontwikkeling van katalysatoren die activering van nitril in de toekomst mogelijk maken. gesynthetiseerde producten zullen naar verwachting worden ontwikkeld als anti-kanker prodrugs."

Deze studie is gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , een internationaal tijdschrift voor chemie, op 16 augustus. Het onderzoek is uitgevoerd door C1 Gas Refinery Project' van het Ministerie van Wetenschap en ICT en de Korea Research Foundation.