催化剂预测器显示药物制造的前景

英国、瑞典和美国的化学家已经证明，他们的简单易用的工具可以快速预测哪些催化剂将选择性地产生两种可能的对映体形式的分子之一。这种名为CatVS的工具可以在数小时内对底物和配体库进行虚拟筛选奥拉夫王寅来自美国圣母大学。“他们所需要做的就是将分子插入一个网站，”维斯特解释道。它是准确的、有预见性的、快速的。”

Wiest和他在阿斯利康(AstraZeneca)英国Macclesfield和瑞典Mölndal的同事们基于过渡态力场的虚拟筛选方法构建了CatVS，这种方法已经被化学家用于设计药物。这种分子力学方法将原子视为球，将它们之间的键视为弹簧，使用经典牛顿物理学对它们进行建模，以使计算易于进行。

但是，由于避免处理量子特性，这种方法阻碍了科学家研究化学反应和催化核心的过渡态。“这个东西不知道电子是什么，”韦斯特说。“那么，如何处理形成或破坏键的反应呢?””

答案是由阿斯利康公司开发的量子引导分子力学(Q2MM)改错Norrby．Q2MM首先使用更耗时的密度泛函理论(DFT)量子力学计算来定义适合虚拟筛选的过渡态力场。CatVS使非专业化学家能够将力场与底物和配体结合起来，并快速进行“构象采样”。

在大约7小时内，CatVS筛选了由配体的四个立体异构体和12种底物生成的四氧化锇顺式二羟基化催化剂的48种组合，结果与之前的实验相符。研究人员还筛选了铑催化的不对称酰胺氢化的配体和底物。随后，由阿斯利康催化中心(AstraZeneca Catalysis Hub)的Rachel Munday领导的实验工作表明，CatVS预测的5个配体中有4个能够提供超过98:2的对映体比例。

然而，使用DFT生成初始力场仍然是一个瓶颈，目前该团队已经完成了大约十几个。因此，研究人员正试图简化这一过程，而Wiest也希望从潜在的CatVS用户那里了解他们喜欢哪种催化剂系统的力场。“你对什么反应感兴趣?”他问道。

计算化学家说，通过计算筛选识别立体选择性催化剂将具有明显的实用性史蒂文·惠勒来自美国佐治亚大学。他补充说:“然而，如果这种方法除了可以预测选择性之外，还可以用来预测催化活性，那么它将会更加强大。”