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UChicago chemists build ‘bridges’ to enable new molecules for drugs, agriculture

能够制造复杂的分子使我们能够重塑世界——从化肥和抗癌药物到塑料和橡胶。但这是一个微妙的过程,充满陷阱。

在《自然化学》(Nature Chemistry)杂志上发表的一篇新论文中,芝加哥大学(University of Chicago)的科学家们提出了一种新方法,简化了这一过程,并扩大了构建一类用于制药、农业和材料的分子的可能性。

制造分子的艺术依赖于把原料按正确的顺序粘在正确的地方。分子可以在许多可能的位置相互连接;如果你不采取预防措施就把化学物质混合在一起,它们可能会抓住任何它们碰巧找到合适的地方,而不是你想让它们抓住的地方。这有点像试图建立一个乐高城堡,而所有的积木都试图连接到另一个。

董广斌(音译)是一名化学教授,他想研究出更好的方法来构建一类叫做芳烃的有用分子。这些分子具有生物活性——与植物、动物和其他生命相互作用——这使得它们在药物发现、农业化学品以及其他领域非常有用。然而,目前最常用的构建方法是使用一种过程,该过程允许我们构建分子上的某些位点,这使得我们很难到达其他位点。董说:“有机化学领域长期以来的一个探索就是找到一种方法来补充这个过程,这个过程被称为亲电芳香取代。”

董和论文第一作者、研究生王建春发现,他们可以利用桥头修饰的去冰片烯分子,以及钯催化剂来克服这一限制。这些去冰片烯起着桥梁的作用,因此化学家可以引导分子到正确的位置去附着。

前一种方法使用了七个步骤;这只是两个,”王说。

董补充说:“这应该能让我们获得不寻常的选择性,而这是很难实现的。”

论文的其他作者分别是芝加哥大学的李仁和和董哲以及匹兹堡大学的刘鹏。

引文:通过克服钯/去冰片烯催化过程中的邻位约束,实现了芳烃官能化的互补位点选择性。王等,《自然化学》,2018.6.25。https://doi.org/10.1038/s41557-018-0074-z

新闻英文原版地址:https://news.uchicago.edu/story/uchicago-chemists-build-bridges-enable-new-molecules-drugs-agriculture