“分子編輯”工具包可靈活修飾制藥化合物

美國斯克里普斯研究所和加州大學洛杉磯分校的化學家開發(fā)出一種強大的新方法，可對廣泛用于構(gòu)建藥物分子的雙環(huán)氮雜芳烴進行精確、靈活修飾。近日發(fā)表在《自然》雜志上的這一具有里程碑意義的成就，將為科學家提供更易用、更靈活的分子設(shè)計工具，合成更多化學產(chǎn)品，包括以前遙不可及的潛在重磅藥物。

研究人員表示，新方法為化學家提供了一種統(tǒng)一的、實用的后期“分子編輯”工具包，用于在所需位點以任何所需順序修飾雙環(huán)氮雜芳烴，從而極大地擴展了藥物和其他有用分子的多樣性。

許多化學家致力于開發(fā)靈活且通用的分子編輯方法，通過破壞起始分子中的碳氫鍵，在任何位點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)計出可直接修飾一個特定原子的反應，這使分子編輯的設(shè)想看起來像是一個不可能的夢想。

至少對于藥物化學家使用的最常見的一類起始分子而言，新方法將這個夢想變成了現(xiàn)實。雙環(huán)氮雜芳烴是相對簡單的有機分子，包括兩個環(huán)狀主鏈，主要由碳原子組成，但至少有一個氮原子。

新方法允許化學家在雙環(huán)氮雜芳烴的不同位置選擇性地修飾多個碳原子，當它們與簡單的氫原子結(jié)合時，這些位點的靈活修飾可產(chǎn)生以前難以合成的、新的、潛在的藥物相關(guān)結(jié)構(gòu)。

新方法是一種稱為CH（碳氫）功能化方法的變體：從碳原子中去除標準氫原子并用一組更復雜的原子替換它。CH功能化在概念上是增加起始分子復雜性的最直接方法。新方法采用了專門設(shè)計的輔助分子，稱為引導模板，可逆地錨定在起始分子上，像建筑起重機一樣有效地將CH功能化引導到所需的位置。模板就像催化劑，引導反應但不被消耗，可持續(xù)工作而無需補充。

研究人員表示，新方法的一個關(guān)鍵點是，模板引導CH功能化不是基于傳統(tǒng)的電子標準，而是基于到目標路徑的距離和幾何形狀。這套新技術(shù)非常易于化學家使用，或?qū)⒈恢扑幮袠I(yè)和其他化學行業(yè)迅速采用。