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德国研究:金丝桃属干花可催化光氧化还原反应,用作神奇光催化剂

2021-04-01 12:01 前瞻网   

光氧化还原催化(Photoredox catalysis),是合成复杂有机分子的一种强大的现代手段。到目前为止,这一领域依赖于有限范围的金属基发色团或人工有机染料的使用。而且过渡金属发色团还存在利用率低、成本高、毒性大等问题,会造成环境污染。

德国德累斯顿工业大学Jan J. Weigand等人的一项最新研究表明,一种广泛分布的金丝桃属植物——贯叶金丝桃(Hypericum perforatum,又称圣约翰草),可以作为一种有效的光氧化还原催化剂。这种干花能有效地催化两种典型的光氧化还原反应,即光还原和光氧化反应,具有广泛的基质范围。

德国研究:金丝桃属干花可催化光氧化还原反应,用作神奇光催化剂

金丝桃属植物包括460种草本植物,分布于世界温带至热带地区。贯叶金丝桃是自公元前2世纪以来最著名和最常用的草药之一,广泛应用于治疗烧伤、皮肤损伤、神经痛、纤维化、坐骨神经痛和抑郁症等。此外,贯叶连翘具有抗抑郁、抗病毒、抗氧化、抗细菌等作用。

最近,金丝桃素作为植物提取物中最活跃的化合物,其抗癌活性引起了人们的极大兴趣,因其显著的光物理特性,使其成为理想的光敏治疗剂。在这方面,金丝桃素及其同系物一直被认为是产生活性氧(ROSs)的优良光敏剂。这些由光激发的金丝桃素产生的ROSs,被认为是金丝桃素对细菌和癌细胞的光毒性的来源。

在新鲜的植物材料中,存在萘酰金丝桃素(biosynthetic precursor protohypericin)和伪金丝桃素(protopseudohyperici)以及它们的生物合成前体——原金丝桃素(hypericin)和原伪金丝桃素(protopseudohypericin)。不稳定的原生形态在光的作用下,有效地转化为稳定的产物金丝桃素。

鉴于金丝桃属植物的广泛应用和其优异的光物理性质,科学家们研究了金丝桃属植物作为一种新型的多功能光氧化还原催化剂。

对世界范围内已知的植物属植物的结构分析表明,萘酰菊酯是金丝桃素家族的一种化合物,对植物干物质的光催化活性起着重要作用。

紫外-可见光谱电化学方法提供了光还原反应的机理,其中金丝桃素(Hyp˙2−)的阴离子自由基是催化活性物种。

结果表明,干花植物材料的反应在温和条件下高效地催化模型。此外,除了标准的柱层析,不需要额外的纯化程序来分离所需的偶联产物。

该研究中的新策略为各种可见光诱导的光催化反应提供了一种可持续、高效和易于处理的替代方案。相关论文发表在《绿色化学》(Green Chemistry)期刊上。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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