दोनों दुनिया के सर्वश्रेष्ठ: जैविक संश्लेषण के लिए मूल-से-अम्लीय फ़्लैश स्विचिंग

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Anonim

टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों ने शुद्ध एन-कार्बोक्सी एनहाइड्राइड (एनसीए) के संश्लेषण के लिए सूक्ष्म प्रवाह रिएक्टर का उपयोग करके एक तेज़ और व्यावहारिक तकनीक विकसित की। उन्होंने बुनियादी स्थितियों के तहत संश्लेषण करने के फायदों का शोषण किया और 0.1 सेकंड के बाद अम्लीय स्थितियों में फ्लैश स्विचिंग द्वारा इसके नुकसान से बचा। इस दृष्टिकोण ने उन्हें स्केलेबल, स्पेस-सेविंग और कम समय लेने वाली फैशन में कई प्रकार के एनसीए बनाने में सक्षम बनाया।

जीवन-बचत दवाओं और दवा वाहक समेत कई अनुप्रयोगों में पॉलीपेप्टाइड्स का संश्लेषण बहुत महत्वपूर्ण है। बदले में, पॉलीपेप्टाइड्स तैयार करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्राथमिक प्रक्रिया के लिए शुद्ध एन-कार्बोक्सी एनहाइड्राइड (एनसीए) का संश्लेषण आवश्यक है, जो एनसीए की बहुलकरण (चेनिंग) है (चित्र 1 देखें)। हालांकि, एनसीए को संश्लेषित करने का एकमात्र व्यावहारिक तरीका 1 9 22 में स्थापित किया गया था, जिसे फूक्स-फार्थिंग विधि कहा जाता है।

इस पुरानी लेकिन प्रभावी विधि की स्पष्ट रूप से इसकी सीमाएं हैं। इसे कठोर अम्लीय परिस्थितियों की आवश्यकता होती है और एनसीए में उत्पादित अवांछित अंगूठी खोलने का कारण बन सकता है। इस एक-चरण विधि में, एमसीओ एसिड को एचसीएल और सीओ 2 के साथ वांछित एनसीए प्राप्त करने के लिए फॉस्जीन के साथ मिश्रित किया जाता है, धीमी गति से (दो से पांच घंटे), लेकिन कुछ पक्ष प्रतिक्रियाओं के साथ स्थिर फैशन, जो फाइनल की शुद्धता को कम करता है उत्पाद।

दूसरी ओर, बुनियादी स्थितियों के तहत एनसीए को संश्लेषित करना कोई नहीं है क्योंकि, ऐसी स्थितियों में एनसीए बहुत जल्दी गठित किए जाते हैं, फिर भी उनके एनएच समूहों के विघटन से उन्हें बहुलक बनाने का कारण बनता है, जिससे यह दृष्टिकोण असुरक्षित हो जाता है। टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों की एक टीम के सदस्य एसोसिएट प्रोफेसर फ्यूज ने इस विषय पर काम किया, बताते हैं: "वांछित प्रतिक्रिया बुनियादी स्थितियों के तहत आसानी से बढ़ती है, हालांकि, बुनियादी स्थितियां उत्पाद के अवांछित बहुलककरण को प्रेरित करती हैं।"

टीम ने कार्बनिक संश्लेषण की इस समस्या को कैसे हल किया? उन्होंने अनुमान लगाया कि वे पहले आवश्यक बुनियादी स्थितियों में आवश्यक प्रतिक्रियाएं कर सकते हैं (जो 0.1 सेकंड से कम समय में होती है) और फिर अवांछित बहुलककरण को रोकने के लिए तुरंत पीएच को अम्लीय में बदल दें (चित्रा 2 देखें)। यह पीएच फ्लैश स्विचिंग चित्रा 3 में दिखाए गए योजना का उपयोग करके पूरा किया गया था। टीम ने माइक्रो-फ्लो रिएक्टर को 0.1 सेकंड से कम समय में ट्राइफोसिन के साथ एमिनो एसिड मिश्रण करने में सक्षम होने के लिए नियोजित किया था। फिर, त्रिफोसिन को अत्यधिक जोड़कर, एचसीएल ने पीएच को मूल से अम्लीय में बदल दिया। अंत में, एसिड-लैबिल एनसीए के अम्लीय अपघटन को रोकने के लिए, वे जल्दी से एथिल एसीटेट के साथ पतला हो गए। इस तकनीक का उपयोग करते हुए, टीम ने सभी प्रोटीनोजेनिक एमिनो एसिड और कई एसिड-लैबिल गैर प्रोटीनोजेनिक अमीनो एसिड का उपयोग करके एनसीए को संश्लेषित करने में कामयाब रहे।

एनसीए बहुत महत्वपूर्ण और अस्थिर सामग्री हैं, और सख्ती से नियंत्रित तापमान के तहत संग्रहीत और परिवहन किया जाना है। दुर्भाग्य से उनके उपयोग सीमित है। हालांकि, क्योंकि सूक्ष्म प्रवाह संश्लेषण आसानी से मापनीय और अंतरिक्ष-बचत दृष्टिकोण है, प्रस्तावित विधि एनसीए की ऑन-डिमांड और साइट संश्लेषण के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकती है।

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