由斯克里普斯研究公司的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種理論方法，可以簡(jiǎn)化制造高度復(fù)雜，緊湊的分子的過(guò)程。

此類分子通常存在于植物和其他生物中，許多分子被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)潛在新藥的理想起點(diǎn)。但是，對(duì)于化學(xué)家來(lái)說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建和修飾它們也往往具有很高的挑戰(zhàn)性，這一過(guò)程稱為合成。

該團(tuán)隊(duì)使用計(jì)算機(jī)建模和以“信息密度”概念為中心的理論框架，闡明了化學(xué)原理，這些化學(xué)原理是2019年具有里程碑意義的分子銀杏內(nèi)酯合成的基礎(chǔ)，該分子是在銀杏樹(shù)的葉子中產(chǎn)生的。Bilobalide是一種特別復(fù)雜和緊湊的分子，已顯示出作為潛在的神經(jīng)科或精神科藥物的希望。

科學(xué)家們認(rèn)為，他們的這項(xiàng)新研究的理論成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上，將使化學(xué)家能夠設(shè)計(jì)出具有挑戰(zhàn)性的天然分子的更有效合成方法，從而有可能開(kāi)辟一個(gè)強(qiáng)大的具有生物活性的化合物的新領(lǐng)域，從而發(fā)展成為藥物和其他產(chǎn)品。

“當(dāng)我們最初完成白果內(nèi)酯的合成時(shí)，我們基本上是按照直覺(jué)進(jìn)行的，但是在這項(xiàng)新的研究中，我們深入研究了化學(xué)的實(shí)際作用，并開(kāi)發(fā)了我們認(rèn)為可以應(yīng)用于有機(jī)合成中其他挑戰(zhàn)的原理，”他說(shuō)。 Ryan Shenvi博士，Scripps Research的化學(xué)教授，該研究的資深作者。

創(chuàng)造有價(jià)值的天然化合物

Bilobalide(在銀杏樹(shù)中進(jìn)化，可能保護(hù)其葉子免受昆蟲(chóng)侵害)阻斷了一種稱為RDL的昆蟲(chóng)神經(jīng)細(xì)胞受體。該分子殺死昆蟲(chóng)但在哺乳動(dòng)物中似乎相當(dāng)安全，并在環(huán)境中迅速消散的事實(shí)引起了人們對(duì)安全農(nóng)作物保護(hù)的興趣。

百洛來(lái)利有很強(qiáng)的藥用前景，有證據(jù)表明它對(duì)人類相對(duì)安全。它阻斷了人類腦細(xì)胞受體GABAA受體，該受體是昆蟲(chóng)RDL受體的進(jìn)化表親。2007年一項(xiàng)有趣的研究發(fā)現(xiàn)，該化合物可以逆轉(zhuǎn)患有模擬人唐氏綜合癥的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的小鼠的認(rèn)知和記憶缺陷，而其他研究表明，該化合物可以保護(hù)腦細(xì)胞免受某些傷害。

盡管天然銀杏內(nèi)酯是由銀杏樹(shù)細(xì)胞中的專門酶合成的，但化學(xué)家們希望能夠通過(guò)有機(jī)化學(xué)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中制造它。這樣，他們可以獲得大量的化合物并對(duì)其進(jìn)行修飾，以探索和優(yōu)化其性能。

但是，銀杏內(nèi)酯的合成一直是科學(xué)家面臨的主要挑戰(zhàn)，因?yàn)樵摲肿訉⑾鄬?duì)復(fù)雜的一組原子(包括八個(gè)活性氧)堆積成一個(gè)奇特且高度緊湊的化學(xué)結(jié)構(gòu)。如果他們能夠克服這一挑戰(zhàn)，化學(xué)家將有辦法制造具有巨大價(jià)值的分子。

Shenvi說(shuō)：“當(dāng)您的復(fù)雜性濃縮到這種程度時(shí)，就會(huì)開(kāi)始看到有趣的緊急特性。”