新催化剂实现甲基化反应

可用于增强药物效力

  中化新网讯 近日,美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员发明了一种新催化剂可使甲基取代氢原子,在药物分子上轻松完成精妙的甲基化反应,从而提高药物的效力。这一进展或可为从癌症到传染病等各种疾病的治疗提供新方法。

  多年来,药物研发化学家一直在努力简化一个能将药物效力提高2000倍的过程——神奇的甲基化。这种反应会清除单个氢原子,并以甲基替代,从而重塑药物分子,使其更容易与生物靶点相互作用。但是,这一方法说起来容易做起来难,很少有研究人员愿意去尝试。

  研究人员解释说,大多数药物分子都含有一个碳骨架,通常呈棒状或环状,每个碳上都挂着多个氢原子。化学家构建药物分子的方法时要切除特定的碳原子或氢原子,并用氧原子或氮原子取代它,若要添加一个甲基(由一个碳原子与三个氢原子结合而成),必须从构建一个新骨架开始。基于此,研究人员试图找到一种方法在药物制造过程的最后添加一个甲基。这种方法要在剪断一个C-H键的同时,不破坏分子中其他的C-H键。而C-H键是有机分子中最强的键之一,这使得仅针对一个键动“手术”而不影响其他键变得更加困难。

  在自然环境中,构建和重塑分子的方式是通过复杂的酶来完成,它们可以抓住碳氢化合物支架,这样只有一个C-H键接触到酶的催化位点。然而,每种酶通常只对一种特定的分子起作用。

  研究人员希望发现能够找到一种类似的催化剂,在具有选择性的同时也具有普遍性。为此,他们设计了一种中心含有一个铁原子的雪花状化合物,并尝试在药物分子中的理想点上添入氧原子。实验发现,这种催化剂可以像酶一样有选择性地工作,但并不能在多分子结构上起作用,或者在靠近药物分子中最为常见的氮原子时起作用。随后,他们又设计了一种允许铁催化剂和其变体向类药物分子中添加氧原子的新条件,并制造了一种类似的锰基催化剂,在含有氮和其他常见添加剂的类药物分子上进行氧氢交换。

  在上述研究基础上,研究团队终于研发出可完成“神奇甲基”反应的催化剂,在用氧原子取代氢原子之后,从三甲基铝的试剂中窃取一个甲基并将其插入氧原子的位置。他们已经对41种不同的碳氢化合物进行了这种分子手术,其中包括16种常见的类药物支架。

  这种试剂将使在药物分子中插入“神奇甲基”变得简单、廉价,如果加入甲基确实增加了药物效力,医生可能会给病人的药物减小剂量,这样可以提高用药安全性,减少副作用。


关键字:甲基化
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