通过此前的一系列研究，化学家们已经发现，通过电合成，可以将二氧化碳（CO2）整合到一系列有机分子中，这些分子在药品开发中起着至关重要的作用。在当前处理这种温室气体的众多方法中，这是最积极甚至有益的一种。

基于上述方法，在一项最新的研究中，美国康奈尔大学的团队又有了一个创新的发现：通过改变电化学反应器的类型，他们能够产生两种不同的产品，这两种产品在药物化学中都是有用的。最新研究成果已于近期发表在了《自然》杂志上。

据了解，该团队此前曾利用电化学过程将简单的碳分子拼接起来，形成复杂的化合物，不需要贵金属或其他催化剂来促进化学反应。而在新项目中，他们将目光投向了一个更具体的目标：吡啶。

吡啶是药物设计领域中使用最广泛的杂环之一。杂环是有机化合物，其中分子的原子被连接成环状结构，其中至少有一个不是碳。这些结构单元被认为是“药引子”，因为它们经常出现在有药用价值的化合物中。它们也普遍存在于农用化学品中。

研究人员的目标是制造羧基化的吡啶，即附加了二氧化碳的吡啶。将二氧化碳引入吡啶环的好处是，它可以改变分子的功能，并有可能帮助它与某些目标结合，如蛋白质。然而，这两个分子并不是天然的伙伴。吡啶是一种反应性分子，而二氧化碳通常是惰性的。

研究人员表示，“将二氧化碳直接引入吡啶的方法很少。目前的方法有非常严重的局限性。电化学给了你这种杠杆作用，可以拨出足以激活甚至一些最惰性的分子的电位，这就是我们能够实现这一反应的原因。”

这一发现是在该团队进行电合成的时候偶然发现的。化学家们通常以两种方式之一进行电化学反应：在一个非分割的电化学池中（其中提供电流的阳极和阴极在同一溶液中）或在一个分割的电化学池中（其中阳极和阴极被一个多孔隔板隔开，该隔板阻止大型有机分子但允许离子通过）。

研究小组发现，通过从分割的电池切换到不分割的电池，他们可以选择性地将二氧化碳分子附着在吡啶环的不同位置上，产生两种不同的产品。在未分裂的分子中产生C4-羧化作用，在分裂的分子中产生C5-羧化作用。

研究人员表示，“这是我们第一次发现，仅仅通过简单地改变电化学反应器，就能完全改变产品。我们认为对其发生原因的理解将使我们能够继续将同样的策略应用于其他分子，而不仅仅是吡啶，也许还能以这种选择性但可控的方式制造其他分子。这将是一个可以推广到其他系统的一般原则。”

编辑/范辉