美國(guó)斯克利普斯研究所和加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的化學(xué)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(gòu)建藥物分子。

這種強(qiáng)大的新方法通?？商峁└?jiǎn)單、更靈活的分子設(shè)計(jì)，使化學(xué)家能合成無(wú)數(shù)以前遙不可及的化學(xué)產(chǎn)品，包括潛在的藥物。8月9日，《自然》報(bào)道了這一里程碑式的成就。

“這些新方法為化學(xué)家提供了一個(gè)統(tǒng)一、實(shí)用的后期‘分子編輯’工具包，可以任何順序在任何給定位點(diǎn)修飾雙環(huán)氮雜芳烴，從而極大擴(kuò)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(jìn)行構(gòu)建。”研究共同負(fù)責(zé)人、斯克利普斯研究所化學(xué)教授余金權(quán)說(shuō)。

用實(shí)驗(yàn)室化學(xué)技術(shù)構(gòu)建有機(jī)分子也被稱為有機(jī)合成，這比在宏觀尺度上構(gòu)建物質(zhì)更具挑戰(zhàn)性。如何精確控制多反應(yīng)位點(diǎn)分子骨架的反應(yīng)選擇性，是有機(jī)合成和藥物研發(fā)領(lǐng)域面臨的重要挑戰(zhàn)。

盡管已經(jīng)開發(fā)出數(shù)百種可以將起始化合物轉(zhuǎn)化為其他化合物的反應(yīng)方法，但化學(xué)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(xué)家雄心勃勃的目標(biāo)是開發(fā)靈活、通用的分子編輯方法，通過(guò)打破起始分子中的C-H鍵，在任何位點(diǎn)修改盡可能多的碳原子。具體而言，就是以一種簡(jiǎn)化方法，在給定有機(jī)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(gè)以上)。

這種能力將使新分子的構(gòu)建像隨意改變1個(gè)單詞來(lái)創(chuàng)建一句話那樣簡(jiǎn)單。但是，設(shè)計(jì)出能修飾一個(gè)特定原子的反應(yīng)，而不是其他在傳統(tǒng)化學(xué)術(shù)語(yǔ)中幾乎相同的原子，往往使分子編輯的概念看起來(lái)像一個(gè)不可能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想。

新方法將這一夢(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí)，至少對(duì)于藥物化學(xué)家最常使用的一種起始分子來(lái)說(shuō)是這樣。雙環(huán)氮雜芳烴是相對(duì)簡(jiǎn)單的有機(jī)分子，無(wú)數(shù)現(xiàn)有藥物和與醫(yī)學(xué)相關(guān)的天然化合物都是用雙環(huán)氮雜芳烴骨架構(gòu)建的。

余金權(quán)與合作者設(shè)計(jì)了兩個(gè)截然不同的導(dǎo)向模板，通過(guò)調(diào)控模板設(shè)計(jì)中的距離、幾何結(jié)構(gòu)和手性因素，精確實(shí)現(xiàn)了雙環(huán)氮雜芳烴上遠(yuǎn)程相鄰(C6/C7)和位置相似(C3/C7)位點(diǎn)的模塊化區(qū)分和遠(yuǎn)程官能團(tuán)化。

結(jié)合以往報(bào)道的方法，現(xiàn)在人們能對(duì)雙環(huán)氮雜芳烴所有C-H鍵進(jìn)行任意選擇性分子編輯。此外，作者利用該策略實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜天然產(chǎn)物和藥物分子的后期精確修飾，也對(duì)喹啉骨架多個(gè)C-H鍵進(jìn)行了任意位點(diǎn)和次序的選擇性迭代分子編輯。

余金權(quán)表示，新方法的一個(gè)關(guān)鍵是，模板直接C-H鍵官能團(tuán)化不是基于傳統(tǒng)的電子標(biāo)準(zhǔn)，而是基于到目標(biāo)的路徑距離和幾何結(jié)構(gòu)。

“新技術(shù)應(yīng)該便于化學(xué)家使用，并且被制藥行業(yè)和其他以化學(xué)為基礎(chǔ)的行業(yè)迅速采用。我們預(yù)計(jì)，這種方法很快會(huì)擴(kuò)展到其他種類的起始化合物。”余金權(quán)說(shuō)。(王方)

關(guān)鍵詞： 美國(guó)斯克利普斯研究所 分子編輯 合成化學(xué)產(chǎn)品 雙環(huán)氮雜芳烴