制药化学家在设计一种药物时有一个小技巧，他们想让身体在不产生代谢副作用的情况下更容易吸收:他们可能会添加一个第四系中心——一个与其他四个碳原子相连的碳原子。问题是，这样的中心通常很难合成。
然而，芝加哥大学化学家的一项新研究提供了一种新方法，可以显著缩短制造这种分子所需的时间和精力，特别是对于那些包含多个这样的中心的分子。这项突破发表在4月25日的《自然》杂志上，它将制造富含第四系中心的分子所需的步骤减少了一半。
化学一直在进步，但仅仅为更环保的产品或更好的药物提出新分子还不足以将这些发现推向现实世界——制造商还需要能够有效地合成它们。有些分子需要与其他化学物质和催化剂进行数十轮的反应才能达到最终状态。
通常情况下，一旦化学家确定了他们想要合成的分子，他们就会从最终的结构开始逆向工作，找出可以用来构建它的步骤。但这不是一个简单或直接的过程;有许多化学物质和步骤的组合可以形成任何特定的分子。“这就像下棋。研究报告的撰写者之一、化学教授、制造重要化合物的新方法设计专家斯科特•斯奈德说:“你需要考虑哪些步骤可以让你更快地达到目标，而牺牲得最少。”
斯奈德和他的团队专注于一组富含第四系中心的天然化学物质。该团队想要测试一种国际象棋的移动策略，该策略将首先建立一个关键的第四元中心，然后利用它的特殊性质，能够提高反应活性，并使其他反应更有效地完成构建剩下的分子。
这个想法后来被证明是关键，他们只用13步就能制造出目标分子:比之前的20多个步骤要少得多。
展望未来，斯奈德说，他希望这是一个思考如何制造具有许多第四纪中心的分子以及其他具有挑战性结构的分子的模型。
“我认为我们在化学领域已经达到了这样一个阶段，如果我们有足够的时间和资金，我们就可以制造出任何我们能想到的分子。但这并不意味着我们可以在没有巨大浪费或巨大成本的情况下做到这一点，”斯奈德说。“我们的目标之一是找到新的策略，有效地大规模制造分子，尤其是具有社会重要性的、复杂的分子，比如具有第四系中心的分子。”
论文的第一作者是研究生胡鹏飞和博士后研究员熊敏智;其他合著者包括Kenneth C. DeBacker (BS ‘ 18)和Ian Tingyung Hsu (BS ‘ 17)，以及研究生Jonathan H. Keim和访问学者徐工。
引文:“第四系中心导向合成复杂多环萜烯。胡等人，《自然》，2019年4月25日。doi: 10.1038 / s41586 – 019 – 1179 – 2
资助:国立卫生研究院、芝加哥大学、百时美施贵宝研究生奖学金、梅特卡夫奖学金。