“搭积木”法可高效构建更大分子

科技日报北京6月9日电 （记者张梦然）英国剑桥大学团队开发出一种全新的化学“搭积木”方法，能够简便、高效地在分子结构中添加单个碳原子，从而构建出更大分子。这项技术突破提供了一种简单通用且可大规模推广的分子构建策略，为药物研发和复杂化学品设计带来了极大便利。相关成果发表于最新一期《自然》杂志。

该方法的核心在于，实现了一种“逐个碳原子”延伸分子链的全新策略。团队将目标聚焦于烯烃——一类分子中含有碳碳双键的常见有机化合物。这类结构广泛存在于多种日常产品中，包括奎宁等抗疟疾药物、农业化学品以及香料等。

传统上，向分子中添加碳原子往往需要多步反应，过程繁琐且效率较低。而新方法采用了一种“单锅法”的化学反应流程，大幅简化了操作步骤，提高了适用性。其关键是一种基于烯丙基砜的“单碳转移试剂”，这一化学工具设计巧妙，能够在反应中精准地插入一个碳原子。

这种试剂首先与目标分子结合，启动连接反应；随后自动发生结构变化，在原位完成碳原子的添加。整个过程就像搭积木一样，一块接一块，稳定而高效。

为了验证这种方法的实际效果，团队将其应用于知名免疫抑制剂环孢菌素A的结构改造。该药物通过与特定蛋白质结合，发挥抑制免疫系统过度反应的作用。团队成功在其分子结构中加入一到两个碳原子，制备出多个新型衍生物。这些新版本的药物仍能与目标蛋白结合，其中一些保留了免疫抑制活性，而另一些则失去了该功能。这表明，微小的结构改变可能显著影响药物的作用机制，为调控药效提供了新的可能性。

这种对分子结构进行精细调整的能力，有望推动药物化学领域的重大进展。因为即便是分子结构上的细微差异，也可能带来药效、毒性或代谢特性方面的巨大变化。此外，该方法还允许引入多种功能性基团，从而进一步拓展分子设计的空间。

除了制药领域，该技术还可广泛应用于农业化学品、材料科学等多种行业，特别是在需要通过碳链结构微调性能的场景中展现出巨大潜力。

【总编辑圈点】

剑桥团队开发了一种“单碳转移”技术，实现了分子碳链的原子级组装。科研人员可以像搭积木一样，在化学反应中精准插入一个碳原子。奥妙在于一种“单碳转移试剂”，它改变了需要多步反应的繁琐方式，用两步即可实现碳原子插入，大幅提升效率。当人们可以对分子结构进行细微调整，药物化学领域就有了更多可能性。科研人员已将这种新方法用于环孢菌素A的结构改造。新方法加速了新分子实体的创造，也为药物、化学、材料等多领域带来变革。