纽约州布法罗市——在药物研发领域，快速构建复杂分子是核心目标。
化学家希望分子具有日益复杂的三维原子结构，因为它们在人体内可能更具效力和选择性，但构建这种复杂性所需的额外化学步骤会耗费时间和金钱。
事实证明，可以使用一些令人惊讶的简单工具以更少的步骤构建分子复杂性：市面上常见的蓝色LED灯和有机化学二年级学生熟悉的商业可得化学构建模块。
这是根据纽约州立大学布法罗分校主导的一项新研究得出的结论，该研究于周四（7月9日）发表在《科学》杂志上。
研究人员将熟悉的化学构建模块——具有碳-卤键的分子——与光激活催化剂混合。当被蓝色LED灯照射时，催化剂暂时将分子转化为更具反应性的形式。这使得研究人员能够修改两个相邻的碳原子，而不是通常的一个。
"我们利用可见光的相对温和条件，扩展了化学家对有机化学基础反应的应用范围，"布法罗大学艺术与科学学院化学系助理教授、该研究的通讯作者帕特里夏·Z·穆萨基奥博士说。"我们希望这能为化学家提供一条更快通往药物研发所需复杂分子的途径。"
该工作是与穆萨基奥先前工作过的伍斯特理工学院以及宾厄姆顿大学合作完成的。研究得到了美国国立卫生研究院下属的国家普通医学科学研究所和国家科学基金会ACCESS项目的资助。
一箭双雕
碳原子构成了大多数小分子药物的骨架。通过改变附着在这些碳原子上的基团，化学家可以改变药物的形状和行为。
这正是具有碳-卤键的分子成为如此宝贵起点的原因。卤素原子可以从碳原子上轻易移除并替换为另一组原子，这是本科有机化学中常见教授的反应。
传统上，该反应仅改变卤素所附着的碳原子。相邻的碳原子保持不变。
穆萨基奥及其团队的方法改变了这一点。光催化剂暂时为向相邻碳原子添加新原子团打开了一扇窗口。
"优势在于一次反应可获得两次修改，而通常你只能获得一次修改，"宾厄姆顿大学化学系副教授、该研究的另一位通讯作者詹妮弗·赫希博士说。"在创建小分子药物时，更少步骤中实现更多变化至关重要。"
光之盒
穆萨基奥的实验室充满了蓝色LED灯——与室内花园和鱼缸中使用的灯光相同。
这些灯光安装在架子上的小隔间内，团队将其称为"布法罗盒"。在这些盒子内部，蓝色LED灯激活每个小瓶中的催化剂，开始反应，最终使两个相邻的碳原子都能被修改，而非仅一个。
使用可见光比许多使用高能量紫外线(UV)光的传统光化学方法更为温和。
"紫外线可能会降解或分解我们正在制造的有机分子，因此可见光是一种更为温和的方法，"穆萨基奥说。
穆萨基奥表示，该方法最终可能适用于其他类型的分子转化。团队计划与制药公司合作，探索如何将该方法定制用于特定药物靶点。
"希望不仅是更快地制造药物，还能制造更复杂的药物，以针对更具挑战性的医疗目标，"她说。
其他合著者包括布法罗大学化学系教授大卫·沃森，以及布法罗大学化学研究生张宇菲、哈米德·比西里尤、阿隆·努德勒和本杰明·帕拉施。
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