韓國科學技術(shù)院（KAIST）的Yoonsu Park教授團隊在《Science》雜志上發(fā)表了一篇名為“Photocatalytic furan-to-pyrrole conversion”的研究論文。該研究介紹了一種創(chuàng)新技術(shù)，能夠?qū)⑦秽衔镏械难踉泳珳侍鎿Q為氮原子，進而直接形成吡咯結(jié)構(gòu)。這一進展預計將在制藥行業(yè)產(chǎn)生重大影響，為藥物開發(fā)提供全新的視角和工具(http://www.weberwork.com/sell/l_5/)。

 

藥物分子通常擁有復雜的結(jié)構(gòu)，但其藥效卻可能取決于單一關(guān)鍵原子。特別是氧和氮原子，在強化藥物效果方面發(fā)揮著核心作用，特別是在抗病毒治療中。這一現(xiàn)象被稱作“單原子效應”。傳統(tǒng)上，確定能夠最大化藥物效果的最佳原子是一個耗時且成本高昂的過程，因為這要求在穩(wěn)定的含氧或氮的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中精確編輯單個原子。

 

為了克服這一難題，Park教授的研究團隊開發(fā)了一種利用光能的新型光催化劑。這種光催化劑如同一把“分子剪刀”，能夠在常溫和常壓條件下，自由切割和重組五元環(huán)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)單原子的精準替換。這是世界上首次實現(xiàn)此類技術(shù)。

 

研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新的反應機理，即光激發(fā)的“分子剪刀”通過單電子(http://www.weberwork.com/sell/l_23/)氧化移除呋喃中的氧原子，隨后加入一個氮原子。此技術(shù)不僅簡化了先前復雜的催化條件，而且還能在復雜的天然產(chǎn)物或藥物分子中進行選擇性編輯。

 

呋喃和吡咯是典型的五元π等電子環(huán)，盡管它們的結(jié)構(gòu)相似，但在功能上卻有顯著差異，這主要歸因于它們的雜原子——氧和氮的不同。呋喃是多種次級代謝產(chǎn)物的核心骨架，其合成衍生物具有藥用價值；而吡咯及其衍生物則在生理上扮演重要角色，如葉綠素和血紅素均由四個吡咯環(huán)構(gòu)成的卟啉體系組成。

 

研究團隊展示了這一技術(shù)在廣泛的呋喃衍生物和氮源上的適用性，并證明了其在藥物發(fā)現(xiàn)過程中多功能官能團中的潛力。光子能量的使用避免了對化學(http://www.weberwork.com/sell/l_9/)計量高能試劑的需求，且水是唯一的副產(chǎn)物。此外，該技術(shù)在溫和條件下顯示出高效的反應性，適用于多種藥學相關(guān)的分子結(jié)構(gòu)。

 

這項技術(shù)允許對五元有機環(huán)進行選擇性編輯，為創(chuàng)建候選藥物庫提供了新的途徑，旨在簡化目前藥物研發(fā)過程中復雜、成本高和耗時長的問題。研究團隊期望這一新技術(shù)將成為藥物研發(fā)領(lǐng)域的基石，促進藥物開發(fā)流程的革新，并為疾病的治療開辟新的方向。