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科技日報(bào)記者?張夢然
美國斯克里普斯研究所和加州大學(xué)洛杉磯分校的化學(xué)家開發(fā)出一種強(qiáng)大的新方法，可對廣泛用于構(gòu)建藥物分子的雙環(huán)氮雜芳烴進(jìn)行精確、靈活修飾。9日發(fā)表在《自然》雜志上的這一具有里程碑意義的成就，將為科學(xué)家提供更易用、更靈活的分子設(shè)計(jì)工具，合成更多化學(xué)產(chǎn)品，包括以前遙不可及的潛在重磅藥物。
研究人員表示，新方法為化學(xué)家提供了一種統(tǒng)一的、實(shí)用的后期“分子編輯”工具包，用于在所需位點(diǎn)以任何所需順序修飾雙環(huán)氮雜芳烴，從而極大地?cái)U(kuò)展了藥物和其他有用分子的多樣性。
許多化學(xué)家致力于開發(fā)靈活且通用的分子編輯方法，通過破壞起始分子中的碳?xì)滏I，在任何位點(diǎn)修飾盡可能多的碳原子。具體來說，他們希望以一種流水線式的簡單方式，在給定的有機(jī)分子的主鏈上修飾所選擇的原子，通常是碳，并在分子上以任何順序修飾多個(gè)碳原子。這種能力將使新分子的構(gòu)建就像通過更改單詞來創(chuàng)建句子一樣簡單。但是很難設(shè)計(jì)出可直接修飾一個(gè)特定原子的反應(yīng)，這使分子編輯的設(shè)想看起來像是一個(gè)不可能的夢想。
至少對于藥物化學(xué)家使用的最常見的一類起始分子而言，新方法將這個(gè)夢想變成了現(xiàn)實(shí)。雙環(huán)氮雜芳烴是相對簡單的有機(jī)分子，包括兩個(gè)環(huán)狀主鏈，主要由碳原子組成，但至少有一個(gè)氮原子。
新方法允許化學(xué)家在雙環(huán)氮雜芳烴的不同位置選擇性地修飾多個(gè)碳原子，當(dāng)它們與簡單的氫原子結(jié)合時(shí)。這些位點(diǎn)的靈活修飾可產(chǎn)生以前難以合成的新的、潛在的藥物相關(guān)結(jié)構(gòu)。
研究人員開發(fā)出新方法來修飾廣泛用于構(gòu)建藥物分子的化合物。該圖顯示了這種通過CH激活進(jìn)行的分子編輯如何以任何順序在化合物的任何位點(diǎn)起作用。圖片來源：斯克里普斯研究所
新方法是一種稱為CH（碳?xì)洌┕δ芑椒ǖ淖凅w：從碳原子中去除標(biāo)準(zhǔn)氫原子并用一組更復(fù)雜的原子替換它。CH功能化在概念上是增加起始分子復(fù)雜性的最直接方法。新方法采用了專門設(shè)計(jì)的輔助分子，稱為引導(dǎo)模板，可逆地錨定在起始分子上，像建筑起重機(jī)一樣有效地將CH功能化引導(dǎo)到所需的位置。模板就像催化劑，引導(dǎo)反應(yīng)但不被消耗，可持續(xù)工作而無需補(bǔ)充。
研究人員表示，新方法的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，模板引導(dǎo)CH功能化不是基于傳統(tǒng)的電子標(biāo)準(zhǔn)，而是基于到目標(biāo)路徑的距離和幾何形狀。這套新技術(shù)非常易于化學(xué)家使用，或?qū)⒈恢扑幮袠I(yè)和其他化學(xué)行業(yè)迅速采用。
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