如何利用高反应性自由基分子的潜力来成对发挥作用并促进变革化学?

把它们堆起来。

这是康奈尔大学领导的一项新合作的方法，该方法将大碎片附着在臭名昭著的喜怒无常的分子上，增加它们的周长，以将它们与反应过度的伙伴隔离开来。

该技术可能被证明有利于创造新的和改进的药物化合物衍生物。

该小组的论文“使用受抑自由基对进行区域选择性脂肪族C-H功能化”于7月5日发表在《自然》杂志上。第一作者是博士生陆志鹏。

该项目由文理学院化学与化学生物学教授宋林领导，源于林小组之前的合成电化学实验。在此过程中，电极通过化学反应传递电流以激活惰性分子，从而形成化学键，否则可能无法实现。

电化学也恰好是从简单化学原料产生高活性自由基的最有效方法之一。

“这就是我们的想法，嘿，当我们有了这些自由基时，我们怎样才能控制它们?如果你能利用它们并用它们与药物发生反应，它们可以产生非常酷的化学反应，”林说。“正是我们对电化学和自由基化学的兴趣使我们能够思考这些基本问题。”

自由基具有高反应性，但它​​们有可能通过共享一对单电子成对成对。挑战在于让它们足够接近，以便在不消灭对方的情况下进行合作。

研究人员的解决方案是通过将碳原子和氢原子基团附着在其表面来增加自由基，有效地为每个分子提供一组鹿角，使它们能够保留其天然反应性，同时使它们的伴侣保持在安全距离(也称为让他们“沮丧”。

“我们使用受挫自由基来激活碳氢键并将其转化为其他化学键，这会影响原始分子的性质，”林说。“例如，这种策略可以用来提高药物分子的功效。”

碳-氢键是这项任务的理想候选者，因为它们常见于有机分子中——例如，一个碳分子可以有多达20或30个键。他们也非常强大，这就是为什么他们经常被征召入伍从事药物开发。

同时，由于碳-氢键的强度，碳-氢键很难分离。而且由于它们数量如此之多，因此有选择地实现各个站点的功能并不容易。

林的团队与旧金山基因泰克公司的研究人员合作，确定能够实现所需化学反应的底物目标。该团队在受挫的自由基上安装了大型官能团，例如三甲基甲硅烷基。

“你有这桶取代基，让它受到更多阻碍，”林说。“这实际上是一个非常简单的想法。如何利用大小来控制反应性并利用它们来做一些有用的事情?”

产品制成后，团队将它们分开，并通过高水平核磁共振以及气相色谱和液相色谱分析其反应性和选择性。

该小组的技术可以帮助药物化学家针对一系列应用启动数十种不同的化学转化，从衍生更有效的药品并增强其生物活性到跟踪药物在人体内的降解方式。

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标签：自由基分子药物