科学家们揭示了一种突破性的化学过程，这可能会简化药物化合物的发展，这些化合物是影响药物如何与身体相互作用的化学组成部分。
传统上，化学家们依赖于成熟但有限的方法来合成这些分子。这项新研究由印第安纳大学的詹姆斯·F·杰克逊化学教授凯文·布朗及武汉大学的齐晓天、王望和赵博迪教授共同撰写，提出了一种根本不同的方法。
印第安纳大学和中国武汉大学的研究人员揭示了一种突破性的化学过程，这可能会简化药物化合物的发展，这些化合物是影响药物如何与身体相互作用的化学组成部分。他们的研究发表在Chem上，描述了一种新颖的光驱动反应，该反应有效地产生四氢异喹啉，这是一类在医药化学中发挥关键作用的化学物质。
四氢异喹啉是针对帕金森病、癌症和心血管疾病的治疗的基础。这些化合物通常出现在止痛药和高血压药物等药物中，以及某些植物和海洋生物等天然来源中。
传统上，化学家们依赖于成熟但有限的方法来合成这些分子。这项新研究由印第安纳大学布鲁明顿艺术与科学学院的詹姆斯·F·杰克逊化学教授凯文·布朗及武汉大学的齐晓天、王望和赵博迪教授共同撰写，提出了一种根本不同的方法。
如何运作：光作为化学工具
科学家们不是使用传统的化学反应，而是利用光触发一种称为光诱导能量转移的过程，在该过程中，光启动磺酰亚胺（一种化学化合物）和烯烃（另一种类型的化合物）之间的受控反应，从而产生四氢异喹啉——一种复杂的分子。这种方法允许在分子中开发新的结构模式，这些模式通过其他方法以前难以或不可能制作，提供了一种更有效的方法来制造复杂分子。
布朗教授表示：“这项研究的关键创新在于使用了一种光激活催化剂，一种特殊的分子，它能加速反应而不被消耗。传统方法需要高温或强酸——就像用喷灯烹饪食物，而不是用炉子。这些严酷的条件有时会产生不必要的副反应，或使该过程对某些化学物质的使用价值降低。然而，这一新过程使用能对光作出反应的分子，可以绕过加热，通过接入新的能态。这使反应更加清洁、高效，并减少了产生不必要副产品的可能性。”
布朗和同事们还发现，起始材料中电子位置的微小变化对反应的结果产生了巨大影响——就像这些电子是需要恰当地拼合在一起的拼图块。通过调整这些拼图块的形状，科学家们确保只形成所需的产物，使这一过程具有很高的选择性。这对于制造药物至关重要，因为分子结构中的一个小错误可能会将一种有用的药物变成无用或甚至有害的物质。
对医学和其他行业的影响
齐教授指出：“能够创造出更广泛的基于四氢异喹啉的分子，意味着药物化学家现在可以探索新的药物候选者以治疗诸如帕金森病、某些类型癌症和心脏病等疾病。现在，一些疾病的有效治疗选择非常有限，这种方法可能帮助科学家更快地发现新的更好药物。”
除了药物，研究还可能影响其他依赖于精细化学品的行业。例如，在农业中，可以使用类似的化学反应开发更有效的杀虫剂或肥料。在材料科学中，它可以帮助创造具有特定性能的新合成材料，比如在航空航天、汽车、电子和医疗行业中更好的耐久性和寿命以及更好的耐热性。
研究人员计划微调反应条件，这意味着他们将尝试不同的成分和设置，以进一步改善这一过程。他们还希望找出这种方法是否可以在更多类型的分子上应用，扩展其有用性。此外，他们希望与制药公司合作，测试这种技术是否可以用于生产药物，潜在地导致新药的发现，能够改变人们的生活。
布朗教授表示：“这种方法为化学家提供了一种强大的新工具。我们希望尤其能为全球患者的新疗法开发打开大门。”
随着光化学领域的不断扩展，像这样的创新可能会重新定义药物和基本化学品的制造方式，为更快、更清洁和更高效的生产方法铺平道路。
