中科院Science发表重要研究成果

　　

生物通报道：九月二日，中科院上海有机化学研究所和威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员在Science杂志上发表了一项重要成果。他们展示的新方法可以高度有效地将有机分子转化为新药。领导这项研究的是中科院上海有机所的刘国生（Guosheng Liu）研究员和威斯康辛大学麦迪逊分校的Shannon Stahl教授。

打破碳-氢（C-H）键来改造现有分子是一种越来越受重视的药物开发策略。在不破坏整个分子的前提下把H原子替换为更有用的元件，就是C-H键功能化。C-H键功能化是比较麻烦的，会生成大量的废物。“我们需要开发更有效的途径，”Stahl教授说。“选择性的C-H键功能化是现代化学的一个圣杯。”

研究人员开发的新方法省去了很多中间步骤，使整个过程变得简单多了。他们用自己的方法制备了苄基腈（benzylic nitrile），这种物质是许多激素、神经递质、精神药物和抗炎症药物的前体。研究表明，这种策略有望成为新药研发的实用工具。

此外，这项研究提供的方法还有一个重要特点：能生成与与靶标匹配的手性分子。互为镜像的手性分子（对映异构体），往往具有不同的生物学活性。药物分子的手性必须与靶标匹配，才能在细胞中起作用。“三维形态和手性往往与药物的治疗效果有关，”Stahl强调。

举例来说，上世纪五十年代欧洲曾将thalidomide作为镇静剂用在孕妇身上，结果却导致婴儿出现严重的缺陷。然而实际上，这种缺陷只是该分子的一个镜像异构体引起的。镜像异构体通常以相似的速率产生，形成难以分离的混合物。“只合成一种镜像分子是很重要的，我们迫切需要能实现这一点的催化方法，”刘国生研究员指出。

今年1月，Scripps研究所（TSRI）的科学家们开发了一种广泛适用的新技术，能够更高效、更有选择性地将官能团添加给特定有机分子。这项由著名华人学者余金权（Jin-Quan Yu）教授领导的研究发表在Science杂志上。余教授早年毕业于华东师范大学，是国际上惰性C-H键活化领域最为活跃和知名的科学家。他于2012年2月入选第七批国家“****”，现任中国科学院上海有机化学研究所特聘研究员。（更多详细信息参见：著名华人学者Science发表新技术突破）

2014年3月，余金权课题组在Science杂志上发表文章，扩充了氨基酸的字母表。他们利用自己开发的新技术，生成了不存在于自然界的氨基酸。氨基酸是生物最基本的组成元件之一，氨基酸长链可以折叠成蛋白质，一些较小的氨基酸组合成激素，还有少数氨基酸在大脑中充当携带信息的神经递质。“非天然”氨基酸通常极难合成，但它们在医学领域有着很大的应用潜力，一直是制药行业寻求的目标。（更多详细信息参见：余金权教授Science扩充氨基酸字母表）

2014年10月，余金权教授领导研究团队在Science杂志上发表了一种新的C-H活化技术，克服了C-H活化生成单手性分子的限制。打破碳-氢（C-H）键来改造现有分子是一种越来越受重视的药物开发策略。不过在此之前，C-H活化技术只能使少数材料成为单手性化合物。研究人员用自己的新技术制造了多种手性胺，由此展示了该技术的应用潜力。手性胺是一类重要的化合物，包括一些最有效和成功的药物，比如抗抑郁的Zoloft和codeine。这个反应可在室温下进行，只需要低成本的现成化学成分，在新药开发中很有优势。（更多详细信息参见：著名华人学者Science发表新突破性成果）

作者简介：

刘国生 研究员 1991,9-1995,7南京理工大学化工学院，获工学学士； 1996,9-1999,8中科院大连化学物理研究所，获理学硕士； 1999,9-2002,8中科院上海有机化学研究所，获理学博士； 2003,3-2005,7美国Lehigh大学，博士后； 2005,8-2007,7美国威斯康辛大学麦迪逊分校化学系,研究助理； 2007,7-中科院上海有机所，“****”入选者,研究员。

生物通编辑：叶予

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