科技日报记者 张梦然

美国斯克 里普斯研究所和加州大学洛杉矶分校的化学家开发出一种强大的新方法，可对广泛用于构建药物分子的双环氮杂芳烃进行精确、灵活修饰。9日发表在《自然》杂志 上的这一具有里程碑意义的成就，将为科学家提供更易用、更灵活的分子设计工具，合成更多化学产品，包括以前遥不可及的潜在重磅药物。

研究人员表示，新方法为化学家提供了一种统一的、实用的后期“分子编辑”工具包，用于在所需位点以任何所需顺序修饰双环氮杂芳烃，从而极大地扩展了药物和其他有用分子的多样性。

许多化学家致力于开发灵活且通用的分子编辑方法，通过破坏起始分子中的碳氢键，在任何位点修饰尽可能多的碳原子。具体来说，他们希望以一种流水线式的简单 方式，在给定的有机分子的主链上修饰所选择的原子，通常是碳，并在分子上以任何顺序修饰多个碳原子。这种能力将使新分子的构建就像通过更改单词来创建句子 一样简单。但是很难设计出可直接修饰一个特定原子的反应，这使分子编辑的设想看起来像是一个不可能的梦想。

至少对于药物化学家使用的最常见的一类起始分子而言，新方法将这个梦想变成了现实。双环氮杂芳烃是相对简单的有机分子，包括两个环状主链，主要由碳原子组成，但至少有一个氮原子。

新方法允许化学家在双环氮杂芳烃的不同位置选择性地修饰多个碳原子，当它们与简单的氢原子结合时。这些位点的灵活修饰可产生以前难以合成的新的、潜在的药物相关结构。

研究人员开发出新方法来修饰广泛用于构建药物分子的化合物。该图显示了这种通过CH激活进行的分子编辑如何以任何顺序在化合物的任何位点起作用。图片来源：斯克里普斯研究所

新方法是一种称为CH（碳氢）功能化方法的变体：从碳原子中去除标准氢原子并用一组更复杂的原子替换它。CH功能化在概念上是增加起始分子复杂性的最直接 方法。新方法采用了专门设计的辅助分子，称为引导模板，可逆地锚定在起始分子上，像建筑起重机一样有效地将CH功能化引导到所需的位置。模板就像催化剂， 引导反应但不被消耗，可持续工作而无需补充。

研究人员表示，新方法的一个关键点是，模板引导CH功能化不是基于传统的电子标准，而是基于到目标路径的距离和几何形状。这套新技术非常易于化学家使用，或将被制药行业和其他化学行业迅速采用。