“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出一種強大的新方法，可對廣泛用于構建藥物分子的雙環氮雜芳烴進行精確、靈活修飾。近日發表在《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、更靈活的分子設計工具，合成更多化學產品，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建就像通過更改單詞來創建句子一樣簡單。但是很難設計出可直接修飾一個特定原子的反應，這使分子編輯的設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實。雙環氮雜芳烴是相對簡單的有機分子，包括兩個環狀主鏈，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合時，這些位點的靈活修飾可產生以前難以合成的、新的、潛在的藥物相關結構。

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，可持續工作而無需補充。

研究人員表示，新方法的一個關鍵點是，模板引導CH功能化不是基于傳統的電子標準，而是基于到目標路徑的距離和幾何形狀。這套新技術非常易于化學家使用，或將被制藥行業和其他化學行業迅速采用。