化学家合成稳定的三维分子用于药物设计

明斯特大学化学家 Frank Glorius 教授领导的研究小组合成了所谓的杂原子取代笼状 3D 分子。这种创新结构可以作为传统扁平芳香环的更稳定替代品，帮助解决药物设计中的关键挑战。

顾名思义，环状“笼状分子”类似于笼子，正是这种三维结构使它们比相关的扁平分子稳定得多。因此，它们可能引起药物开发人员的兴趣，因为它们代表了芳香族化合物中传统分子环的潜在替代品。

这种创新结构是通过将三原子单元精确插入反应伙伴的应变(高能)环中而创建的。这项研究发表在《自然催化》杂志上。

芳香环是有机分子中的扁平环。它们是药物和农用化学品中最常见的成分之一。然而，这些结构在生理条件下可能不稳定，从而妨碍药物化合物的有效性。为了解决这个问题，科学家一直在探索复杂的三维替代品——更坚硬、更稳定的笼状环。

虽然已经存在用于替代简单扁平环(如苯环，含有六个碳原子)的三维化合物，但合成含有一个或多个其他重要原子(如氮、氧或硫)的三维扁平环却困难得多。这些所谓的“杂芳环”在药物中尤为常见。

明斯特大学研究小组的突破是利用高活性分子双环丁烷，并用光能引发化学反应。“通过使用光敏催化剂，我们能够精确地将氮、氧和碳原子插入这种非常活泼的小双环分子中，这使我们能够合成一种新型的 3D 环，”Glorius 教授解释说。

之前的研究主要集中在将碳原子插入双环丁烷中。相比之下，插入氮和/或氧等杂原子会形成新的笼状三维环类似物。

Chetan Chintawar 博士说： “这些新环可能可以替代药物分子中的平面杂芳环，为药物开发开辟新的可能性。”合成的环稳定、多功能且易于修改，使其成为创建许多其他环状分子的有用构建块。

研究人员进行了实验和计算研究，以了解该反应的机理。他们认为，该反应是由光诱导电子从激发的催化剂转移到反应物并产生最终产物的过程引发的。