一组化学家引入了一种创新技术，以简化哌啶的生产过程，哌啶是众多药物中至关重要的构建块。他们的研究发表于《科学》杂志，结合了生物催化碳氢氧化与自由基交叉偶联，提出了一种更高效且经济的方式来创造复杂的三维化合物。这一突破有潜力加速药物发现并提高药物化学的有效性。
一组来自斯克里普斯研究所和莱斯大学的化学家引入了一种创新技术，以简化哌啶的生产过程，哌啶是众多药物中至关重要的构建块。他们的研究发表于《科学》杂志，结合了生物催化碳氢氧化与自由基交叉偶联，提出了一种更高效且经济的方式来创造复杂的三维化合物。这一突破有潜力加速药物发现并提高药物化学的有效性。
今天的药物化学家在尝试针对复杂生物任务的复杂分子时面临越来越大的挑战。虽然针对平面二维分子（如吡啶）的制备方法已得到建立，但创造其三维等价物，如哌啶，证明更为困难。
为了解决这个问题，研究团队设计了一种两步过程来改造哌啶，这是众多药物中的关键成分。初始阶段利用生物催化碳氢氧化，这是一种酶将羟基引入哌啶结构特定区域的技术。这种方法类似于一种广受欢迎的化学方法，称为亲电取代，针对平面分子如吡啶，但在此处进行了适应，以用于三维结构。
在随后的阶段，新改造的哌啶参与了利用镍电催化的自由基交叉偶联过程。这种方法通过连接不同的分子片段有效地形成新的碳-碳键，避免了合成过程中应用保护基团或使用昂贵的钯催化剂等不必要的额外步骤。这种两步方法显著简化了复杂哌啶的开发。
研究的合著者和莱斯大学化学副教授汉斯·雷纳塔表示：“我们本质上开发了一种模块化技术来简化哌啶的合成，类似于多年前钯交叉偶联技术转变吡啶化学的方式。这为探索新分子结构以进行药物发现提供了强大的工具。”
这一研究验证了多种在自然产品和药物中发现的高价值哌啶的高效合成，包括神经激肽受体拮抗剂、抗癌药物和抗生素。该方法将多步程序从7-17步减少到仅2-5步，大大提高了效率并降低了成本。
这一进展对药物化学家和工艺化学家而言至关重要。通过提供一种灵活的方法来快速获得复杂的三维分子，该技术减少了对像钯这样的昂贵贵金属的依赖，并简化了历史上具有挑战性的合成路线。对于药物开发而言，这意味着更快获得拯救生命的药物、降低生产费用以及为创造药物候选物提供一种更可持续的方法。
雷纳塔表示：“这项研究展示了结合酶催化转化进行选择性碳氢氧化与现代交叉偶联的潜力，以揭示新的药物发现分子途径。”
斯克里普斯研究所化学系的合著者和研究员川又裕表示：“通过将生物催化氧化与自由基交叉偶联结合，我们为以前被视为无法企及或过于昂贵的分子提供了通道。”
这一新技术为创新药物设计和合成铺平了道路，特别是在行业向三维分子结构转型以提高药物特异性和有效性之际。患者和医疗系统将从迅速、有效获得基本药物的途径中受益，潜在地降低成本并扩大新治疗方法的获取。
除了雷纳塔和川又裕外，斯克里普斯研究所化学系教授菲尔·巴兰也作为共同通讯作者之一作出了贡献。斯克里普斯研究所的博士后研究员贺佳妍和莱斯大学的博士后研究员横井健太是该论文的主要作者。莱斯大学雷纳塔实验室的学生布雷安娜·维克斯特和斯克里普斯研究所的博士后研究员张本翔也做出了贡献。
国家卫生研究院（GM-118176和GM-128895）、韦尔奇基金会（C2159）、内藤基础基金会奖学金以及国家科学基金会REU拨款2150216为这项研究提供了资金支持。
