目前,市场上的各种治疗性化合物,如蛋白质、酶和氨基酸,都是“手性化合物”——具有两种结构的分子,它们互为“镜像”,但不能叠加。
虽然分子的两种变体,也被称为“对映体”,在结构上是相同的,但它们的取向(它们的“手性”)使它们在功能上彼此不同。药物可以是单一对映体或外消旋混合物(由两种对映体组成),通常分别被指定为(S)或(R)。
它们通常具有不同的生物活性:例如,药物的一种对映体可能比其对偶体有效得多(如沙利度胺,一种引起儿童各种出生缺陷的外消旋混合物)。
因此,以有效的方式合成手性化合物对药物设计领域至关重要。
在《化学科学》杂志上发表的一项新研究中,光州科学技术学院的Sukwon Hong教授和加州理工学院的Brian M. Stoltz教授领导的一组科学家设计了一种新的催化方法,可以产生有用的手性化合物。
首先,科学家们专注于设计新的手性“配体”,这是一种通过与金属结合而起到催化剂作用的分子,在这种情况下,可以促进称为激素的手性产物的产生。
先前的研究已经报道了可以产生激素的不同类型的反应,但他们关注的是三取代的激素(分子中有三个官能团或取代原子)。在这项研究中,科学家们设计了一种名为“吡啶-二氢异喹啉(PyDHIQ)配体”的手性配体。
他们将这些配体用于一种称为“不对称共轭加成”的催化反应中,其中这些配体通过与钯金属结合而起到催化剂的作用,产生四取代的激素(具有四个官能团的激素)。
使用新型配体的反应不仅在一步中生成具有多种生物活性的有用手性化合物,而且产物收率高,对映体选择性高,使该过程高效且经济。
然后,科学家们测试了这些配体与各种不同来源的反应,结果有效地产生了四取代的激素。
这是合成含有四取代立体中心的高对映选择性的激素产物的第一个方法。洪教授说:“配体设计是这项研究最重要的概念。
我们在配体结构中引入了一种叫做二氢异喹啉的新‘片段’,它有助于创造一个最佳的空间环境来产生四取代的激素。”
新药和有用化合物的开发是医学领域进步的一个重要方面。
这项研究提供了一种新的一步策略来开发生物活性化合物,这在药物开发中有无数的应用。洪教授乐观地总结道:“我们新开发的催化反应为合成新药和天然产物铺平了道路。”