9月24日消息,据C&EN报道,芝加哥大学化学家Mark D. Levin团队在Science发表新型骨架编辑反应(DOI: 10.1126/science.aef3511),实现了复杂分子中芳香碳原子与氮原子的直接交换——这一"原子剪切粘贴"工具让药物化学家得以系统考察先导药物与天然产物对微小结构变化(即骨架编辑)的响应。

碳氮交换化学是Levin多年的追求。2023年,其团队报道了第一代芳环C-to-N转化:虽然作为概念验证令人兴奋,但该反应经由单线态氮宾进行,存在明显的机理局限。新发展的反应方案改进了这一瓶颈,使其能胜任更复杂分子体系中的碳氮替换。

骨架编辑(skeletal editing)是近年有机化学最活跃的方向之一:传统合成只能在一个既定碳骨架上做"外装修",而原子级编辑直接替换骨架本身的结构原子,等价于对分子"改梁换柱"。对药物研发而言,这意味着"把某个碳换成氮会怎样"——一个原子的变化往往决定分子与靶点的结合模式、代谢稳定性、选择性乃至专利空间——现在可以在合成后期直接完成,而无需从头设计合成路线。

C&EN将这一成果称为骨架编辑"梦想成真"(dream realized)。随着更多原子删除、插入与交换反应被补齐,后期骨架编辑正在从概念走向药物发现实验室的常规工具箱,中国与欧美多家药企已开始评估其在新化学实体快速迭代中的应用。 (来源:C&EN)