دو روش برای جایگزینی کربن با اتم نیتروژن در یک مولکول

برای سال‌ها، اگر از افرادی که روی تولید داروهای جدید دارویی کار می‌کنند بپرسید که چه آرزویی دارند، در بالای فهرست‌هایشان راهی برای جایگزینی آسان اتم کربن با اتم نیتروژن در یک مولکول وجود دارد.

اما دو مطالعه توسط شیمیدانان در دانشگاه شیکاگو، منتشر شده در علوم پایه و طبیعت، دو روش جدید برای رفع این میل ارائه دهید. یافته ها ممکن است توسعه آن را تسهیل کند داروهای جدید.

مارک لوین، دانشیار شیمی و نویسنده ارشد هر دو مقاله، می‌گوید: «این چالش بزرگی است که در آزمایشگاهم برای حل آن شروع کردم. ما آن را به طور کامل حل نکرده‌ایم، اما دو نکته واقعاً بزرگ را از این مشکل حذف کرده‌ایم و این یافته‌ها پایه روشنی را برای آینده ایجاد می‌کند.»

تعویض بدن

در شیمی، الف یک اتم می تواند تفاوت بزرگی در یک مولکول ایجاد کند. یک اتم کربن را با a مبادله کنید نیتروژن اتم و روشی که در آن دارو مولکول با هدف خود تعامل می کند، می تواند به طور چشمگیری تغییر کند. به عنوان مثال، این امر می‌تواند دسترسی دارو به مغز را آسان‌تر کند یا احتمال اینکه پروتئین‌های اشتباه را در راه خود گیر کند، کمتر می‌شود. بنابراین زمانی که دانشمندان داروهای دارویی جدید تولید می کنند، اغلب می خواهند جایگزین یک اتم خاص شوند.

مشکل این است که گفتن این کار بسیار ساده تر از انجام آن است. برای ساختن یک مولکول باید قدم به قدم پیش رفت. اگر به انتها رسیدید، اما بعد شروع به آزمایش کنید و فکر کنید که اگر فقط یک اتم را تغییر دهید دارو ممکن است بهتر عمل کند، باید به ابتدا برگردید و کل فرآیند را دوباره اختراع کنید.

“وجود دارد تجزیه و تحلیل هزینه فایده این وارد بازی می شود آیا ارزش شروع دوباره را دارد؟ تایلر پیرسون، یکی از همکاران فوق دکترا که اولین نویسنده یکی از مطالعات بود، توضیح داد یا فقط با آنچه دارید پیش می روید؟

آزمایشگاه لوین به دنبال راه های جدید به تغییرات کوچکی در اسکلت یک مولکول ایجاد کنید بدون بازگشت به خط شروع

در این مورد، آنها می خواستند راهی برای جایگزینی اتم کربن با اتم نیتروژن بیابند – یک جایگزین خاص که در شیمی دارویی بسیار رایج است.

اما روش های موجود برای انجام این کار موفقیت محدودی داشته است. جیسو وو، دانشجوی فارغ التحصیل و اولین نویسنده مطالعه دیگر، می گوید: “شما می توانید به طور تصادفی کربن اشتباه را در مولکول حذف کنید و باعث می شود بقیه مولکول جابجا شود.” این می تواند تاثیر زیادی بر عملکرد مولکول نهایی داشته باشد.

همان اصل که تغییر یک اتم را به طور بالقوه بسیار مفید می کند، یک طرف دیگر نیز دارد: اگر واکنش حتی یک عارضه جانبی ناخواسته از حرکت یک اتم دیگر داشته باشد، مولکول می تواند برای هدف خود بی فایده شود.

آزمایشگاه دو راه متفاوت و مکمل برای نزدیک شدن به مشکل ارائه کرد.

سمت راست را بردارید

یک رویکرد، که در مقاله ای در طبیعت به رهبری دانشجوی فارغ التحصیل جیسو وو، روی مولکول ها که قبلاً یک اتم نیتروژن در نزدیکی ساختار دارند. روش جدید حلقه اتم ها را با استفاده از ازن می شکافد و سپس از اولین مولکول نیتروژن برای هدف قرار دادن مولکول دوم استفاده می کند.

رویکرد دیگر شرح داده شده در مقاله ج علوم پایه به رهبری پیرسون، روی مولکول هایی کار کرد که هنوز اتم نیتروژن نداشتند. به سادگی می تواند یک اتم کربن – اتم صحیح – را حذف کند و آن را با یک جایگزین کند اتم نیتروژن.

دانشمندان گفتند که هیچ یک از این دو روش هنوز کامل نیستند. اما آنها راهی به جلو ارائه می دهند که قبلاً وجود نداشته است.

لوین گفت که این تکنیک‌ها مفید هستند زیرا به طرز فکر مردم هنگام تولید داروهای جدید نزدیک‌تر هستند. او گفت: «این کمی شبیه تایپ کردن در رایانه به جای ماشین تحریر است. این کار در رایانه بسیار آسان‌تر است، زیرا به شما امکان می‌دهد طوری بنویسید که فکر می‌کنید، که همیشه خطی نیست.

دانشمندان خاطرنشان کردند که هر دو راه حل شامل کمی تصادفی و نبوغ است.

لوین گفت: “از نظر من، این یک نمونه عالی از خلاقیتی است که برای دستیابی به پیشرفت در شیمی به آن نیاز دارید.” “در هر دو، ما رویدادهای سریعی داشتیم که به ما ایده چیزی غیرمعمول را می داد، و به ما بستری برای کار داد.”