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上海科学家最新发现将为开发新能源、新材料、
更新时间:2019-10-08

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  又一扇创造新物质的大门正缓缓推开。科学家发现了一种可以大量合成一对小分子“魔术扣”的方法,这种分子“魔术扣”能够方便地“安装”到各种有机分子上,让各种不同的分子非常容易连接在一起。这将为人类发展新能源、新材料、新药,带来更多潜在“候选者”。北京时间昨天凌晨,英国《自然》发表中国科学院上海有机化学研究所董佳家研究员课题组的这一最新发现。

  越庞大复杂的分子,其基本单元之间的连接越简单。比如,四种核苷酸可以连接出庞大的生命“遗传天书”DNA,就因为核苷酸们拥有相同的“标准接口”、统一的连接方式。如果能为所有的有机分子都安装上“标准接口”,那人类创造物质的本领就将大大增强。这一思想在有机化学界被称为“点击化学”。

  然而,寻找这种分子“标准接口”难度极大。首先,它们都得能方便地连接上绝大多数分子,其次它们本身个头必须小巧。不过最重要的是,这对“魔术扣”一定要能相互认得非常准,只跟对方牵手,而且牵手之后不会轻易松开,才能保证按照人们的意图将需要的分子连接起来。

  其实,早在十多年前,天将图库免费图库。化学家就发现了一对分子“魔术扣”叠氮与端炔,它们如同一对情人,哪怕在茫茫人群中,只要对方存在,在一价铜催化下,就一定会找到对方,并十指相扣。然而,令化学家沮丧的是,端炔并不那么容易“安装”上有机分子,而且缺乏多样性,叠氮分子“安装”起来则更加困难重重。由于叠氮化合物能量高,小分子量的叠氮化合物容易爆炸,合成分离都有安全隐患。一直以来,大规模地合成叠氮化合物实现起来很困难。

  一年多前,董佳家课题组意外地发现了一种能极其高效地将一级胺转化成相应叠氮的方法,而且只需在室温下,无需催化剂,即使非常微量,也能立即发生转化反应。“一级胺是一种在有机分子中广泛存在的分子砌块,很多有机分子都能连上它。”董佳家介绍,在药物化学经常使用的合成砌块中,绝大多数都带有一级胺。这意味着他们突破了分子“魔术扣”难以安装的瓶颈。

  “现在,只要准备好带有一级胺的有机分子库,只需一天,我们就能在实验室中合成出对应带有叠氮的分子库,再加入带端炔的分子,立刻就能生成稳定连接的新分子!”董佳家说。而且,合成的分子多样性极高,由简单的端炔前体出发,在短时间内可以进行上千次的改造,然后就能直接进行分子的功能筛选。

  目前,董佳家实验室正准备用5000多种一级胺砌块,建立叠氮化合物库。董佳家认为,基于这种模块化的合成方式,短时间内对于给定药物小分子或者大分子砌块进行万次以上的改造是可行的,合成效率的提高对于药物先导分子的发现将起到直接的作用。

  该团队正在利用该方法与国内外科研单位积极广泛地开展合作,希望首先在癌症、肺结核等疾病的药物研发上对该方法的实用性进行检验,并且已经获得一系列积极的实验结果。

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