美國斯克利普斯研究所和加利福尼亞大學洛杉磯分校的化學家如今開發(fā)出一種精確靈活修飾化合物的方法。這類化合物被稱為雙環(huán)氮雜芳烴，通常用于構建藥物分子。

這種強大的新方法通常可提供更簡單、更靈活的分子設計，使化學家能合成無數以前遙不可及的化學產品，包括潛在的藥物。8月9日，《自然》報道了這一里程碑式的成就。

“這些新方法為化學家提供了一個統(tǒng)一、實用的后期‘分子編輯’工具包，可以任何順序在任何給定位點修飾雙環(huán)氮雜芳烴，從而極大擴展了藥物和其他有用分子的多樣性，而這些有用分子則可以從受歡迎的起始化合物中進行構建。”研究共同負責人、斯克利普斯研究所化學教授余金權說。

用實驗室化學技術構建有機分子也被稱為有機合成，這比在宏觀尺度上構建物質更具挑戰(zhàn)性。如何精確控制多反應位點分子骨架的反應選擇性，是有機合成和藥物研發(fā)領域面臨的重要挑戰(zhàn)。

盡管已經開發(fā)出數百種可以將起始化合物轉化為其他化合物的反應方法，但化學家依然缺乏修改廣泛存在的僅含有C-H鍵的工具包。

許多合成化學家雄心勃勃的目標是開發(fā)靈活、通用的分子編輯方法，通過打破起始分子中的C-H鍵，在任何位點修改盡可能多的碳原子。具體而言，就是以一種簡化方法，在給定有機分子主鏈上修飾他們選擇的原子——通常是碳，并以任何順序修飾分子上的碳原子(至少1個以上)。

這種能力將使新分子的構建像隨意改變1個單詞來創(chuàng)建一句話那樣簡單。但是，設計出能修飾一個特定原子的反應，而不是其他在傳統(tǒng)化學術語中幾乎相同的原子，往往使分子編輯的概念看起來像一個不可能實現的夢想。

新方法將這一夢想變成了現實，至少對于藥物化學家最常使用的一種起始分子來說是這樣。雙環(huán)氮雜芳烴是相對簡單的有機分子，無數現有藥物和與醫(yī)學相關的天然化合物都是用雙環(huán)氮雜芳烴骨架構建的。

余金權與合作者設計了兩個截然不同的導向模板，通過調控模板設計中的距離、幾何結構和手性因素，精確實現了雙環(huán)氮雜芳烴上遠程相鄰(C6/C7)和位置相似(C3/C7)位點的模塊化區(qū)分和遠程官能團化。

結合以往報道的方法，現在人們能對雙環(huán)氮雜芳烴所有C-H鍵進行任意選擇性分子編輯。此外，作者利用該策略實現了復雜天然產物和藥物分子的后期精確修飾，也對喹啉骨架多個C-H鍵進行了任意位點和次序的選擇性迭代分子編輯。

余金權表示，新方法的一個關鍵是，模板直接C-H鍵官能團化不是基于傳統(tǒng)的電子標準，而是基于到目標的路徑距離和幾何結構。

“新技術應該便于化學家使用，并且被制藥行業(yè)和其他以化學為基礎的行業(yè)迅速采用。我們預計，這種方法很快會擴展到其他種類的起始化合物。”余金權說。(王方)

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