受人类肝酶作用的启发，斯克里普斯研究中心的化学家开发了一套新的铜催化有机合成反应，用于构建和修饰药物和其他分子。新反应预计将广泛应用于药物发现和优化以及其他基于化学的行业。

在发表在《自然》杂志上的研究中，化学家们表明，他们的新方法可用于对一大类廉价的起始化合物进行两种修饰，称为脱氢和内酯化。这些反应仅需要简单的铜基催化剂，而相关反应通常需要更加繁琐和昂贵的方法——尽管这种特定类型的反应以前是任何有机合成方法都无法实现的。

“这种新的两种模式方法对于天然产物和药物分子的后期修饰和多样化特别有用，”该研究的资深作者、百时美施贵宝化学教授Frank和BerthaHupp于金泉博士说。斯克里普斯研究中心施贵宝化学讲座教授。

该研究的第一作者是余实验室的博士后研究员周树鹏博士和博士生安娜贝尔张博士。

这项研究的最初目标是找到一种更好的新方法，用于化学家所说的碳氢(CH)活化，其中有机化合物碳主链上的氢原子被分离并被其他物质取代——这是一种有价值的工具用于药物合成。

在这种情况下，Yu实验室在CH活化化学方面有着创新的历史，他们寻求一种更好的方法来进行CH活化，用氧原子取代氢。这是生物活性分子构建或修饰中的常见转变，尽管化学家还没有像他们希望的那样简单、直接和广泛有用的实验室方法来实现这一点。

Yu和他的团队从大自然中寻找灵感，特别是细胞色素P450酶，这种酶存在于大多数生物体中，有助于清除人类肝脏中潜在的有毒分子。细胞色素P450酶非常有效地进行氧换氢反应。

其中一些酶具有催化不同的脱氢过程(称为脱氢)的额外能力，该过程可用于同时从两个碳上脱除氢，从而允许其他原子或原子簇取代它们。化学家们为自己设定了一个雄心勃勃的目标，即找到一种通用的有机合成方法来进行氧化或脱氢反应，就像这些多功能的“双峰”酶在活细胞中所做的那样。

经过几个月的实验，Yu的团队发现，通过类似于双峰细胞色素P450酶所完成的化学转化，他们可以通过使称为甲氧基酰胺的廉价起始化合物脱氢，有效地制造称为不饱和伯酰胺的化合物(一类包含许多药物分子的化合物)。对于催化剂，他们只需要氟化铜，而且价格便宜且易于使用。

当化学家使用不同的特定起始化合物探索新脱氢方法的广度时，他们观察到痕量的一种称为内酯的分子，这表明氧化反应已经发生。最终，他们能够确定有利于这种氧化或“内酯化”而不是脱氢的反应条件。换句话说，就像启发他们的双峰酶一样，他们能够控制自己的方法是否会导致一种反应路径或另一种反应路径。

研究小组通过脱氢或内酯化或两者来修饰多种起始化合物，包括神经药物丙戊酸和降胆固醇药物吉非贝齐，从而证明了这组反应的显着多功能性。(修改现有的复杂分子以创造可能更好的变体是一种常见的药物发现和优化技术。)

Yu和他的团队目前正在开发一种类似的方法来制造和修饰内酯和酰胺相关的化合物，称为内酰胺，其中包括一些抗生素。

“我们已经对制药行业化学家的这种新方法产生了浓厚的兴趣，”Yu说。

“C(sp3)−H键的铜催化脱氢或内酯化”由周树鹏、张子君和于金泉共同撰写。

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