来自DrugBank的9279个复杂分子中320个氨基酸偶联转化的子结构搜索图像

来源:©Babak Mahjour et al/施普林格Nature Limited 2020

该团队已经绘制了320种不同的方法来从羧酸和胺中形成酰胺,他们希望这项工作将有助于药物发现化学家设计特定的性质

化学信息学方法已被用于绘制320种从羧酸和胺中获得酰胺的不同方法。这种新的探索方法可以应用于任何一组反应物,为人工或自动发现反应提供了许多可能性。

药物和其他重要产品的结构和性质是由化学转化决定的,因此反应选择可以影响候选药物分子的行为。目前,生产大多数药物所用的化学转化方法数量有限。酰胺偶联,即将胺和羧酸结合形成酰胺键,在化学合成中非常流行,在小分子药物专利中报告的反应中有四分之一被使用。但是,还有数百种其他方法可以将这两个共同的官能团连接在一起蒂姆Cernak密歇根大学和他的团队。

切尔纳克说:“我们的工作表明,在化学反应中,有一个全新的化学空间探索轴在很大程度上尚未被开发。”“我们倾向于专注于特定的反应,我们教年轻的有机化学家记住一系列的化学反应。”命名的反应“但在这里,我们展示了在反应空间的非常局部的区域,有许多可以想象的反应,每个反应都会产生一种具有不同性质的分子。”

能够控制分子中分子量或氢键供体的数量等特征在澳门万博公司药物发现和化合物设计中非常重要。这通常是通过迭代或组合方式改变初始材料来实现的,但Cernak认为这可以用一种更简单的方式来实现,而不必尝试不同的构建模块。他说:“我们希望通过这种反应来控制分子的性质。”研究人员从单一胺和酸开始,证明了确实有可能获得酸性、碱性、亲脂性或亲水性的产品。Cernak解释说:“这些特性往往与重要的宏观功能相关,如代谢稳定性或细胞渗透性。”

为了研究化学转换对性质的贡献,该团队开发了一种基于字符串的符号,并使用组合学方法创建了一种合理的胺-酸耦合转换地图,可以使用化学信息学方法绘制。Cernak指出:“一个关键的组成部分是建立一个计算机科学家和化学家共同开发地图的环境。”“最酷的是,所有这些可以想象的反应都可以作为药物或天然产物的亚结构被发现,所以如果有一天这些反应真的存在,它们可以用来制造具有共同键排列的有意义的分子。”科学家们还通过实验演示了十几种转变。Cernak说:“我们真正感到兴奋的是一种新的铜介导反应,它将C-N键转换为C-O键。”“这个反应是通过高通量催化剂屏幕发现的。”

马蒂·伯克来自美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员提到,这种新方法可以应用于许多其他类型的构建模块和功能。他说:“这一突破有力地展示了两个分子乐高积木可以通过多种不同的方式组合在一起,从而创造出新的潜在药物。”“与其他最先进的自动化技术相结合,将进一步放大乐高式分子结构固有的巨大发现潜力。”

彼得Seeberger德国马克斯·普朗克胶体与界面研究所的研究员认为,该方法可以与自动合成平台相结合,以快速探索反应,发现新的支架,并以全新的方式制备药物物质。“化学信息学分析指出了应该探索的反应和自动化系统,比如我们的径向合成器以及其他人开发的系统,可以迅速通过实验工作。这样,化学家就可以专注于对新反应的创造性探索。这在酰胺键中得到了证明,但在许多其他关键的转换中也是如此,现在应该进行探索。”