化学家们发现了一种新方法，利用可见光合成一组高度适合药物应用的化合物。这些化合物被称为氮杂环丁烷，已被认为是制造治疗药物的优秀候选者，但通过化学反应生产它们一直存在挑战。然而，一个团队现在设计了一种方法，通过利用可见光与光催化剂结合，制造出一类特定的氮杂环丁烷亚类，称为单环氮杂环丁烷。
密歇根大学的化学家们找到了一种利用可见光合成一组特别适合药物使用的化合物的方法。
这种化合物类群被称为氮杂环丁烷，之前已被确定为药物开发的有希望的候选者。然而，由于涉及的化学反应的复杂性，它们的生产面临困难。由密歇根大学化学家科琳娜·辛德勒领导的团队现在开发了一种使用可见光和光催化剂生产单环氮杂环丁烷（氮杂环丁烷的一个具体亚类）的方法。研究结果已发表在《科学》杂志上。
大约60%的药物含有氮杂环，这是包含氮原子的环状结构，作为重要的构建块。这些结构的稳定性，特别是五元和六元环系统的稳定性，对于药物的有效性至关重要。
虽然这些构建块易于获得且具有多功能性以生成化合物，但许多常用的环系统并不像所需的那样稳定，这可能导致在体内降解，从而影响药物的疗效。这种不稳定性为药物开发带来了挑战，因为化合物可能在摄入后经历代谢变化。
研究人员提倡使用更稳定的单环氮杂环丁烷，这是一种四元环系统。然而，传统的氮杂环丁烷生产方法存在特定障碍，限制了其适用性和制作药物合成与筛选所需的多样替代模式的能力。
密歇根大学的研究人员采用[2+2]环加成法生成单环氮杂环丁烷，这一过程通常涉及光激发，即通过吸收光能激活原子或分子。这种光诱导的反应利用非环状亚胺和烯烃作为起始材料，提供了生成各种产品的灵活性。
之前使用紫外光进行类似反应的尝试存在安全隐患，并使用了不同的起始材料。该团队的创新在于利用可见光生成单环氮杂环丁烷，从而提高了对这些有价值构建块的可及性。
他们的方法利用可见光和光催化剂，使所需的激发态中间体能够经过氮杂Paternò-Büchi反应。与麻省理工学院副教授希瑟·库利克的实验室合作，该团队进行了计算分析以优化反应的效率和产率。
这一突破需要在各种底物上展示反应的多样性，这是药物应用的关键。团队展示了该方法在多种亚胺和烯烃化合物上的有效性，确保其在不同药物环境中的潜在实用性。
通过成功生产生物相关的氮杂环丁烷化合物，包括将其纳入雌激素衍生物和肿瘤细胞毒性类似物，研究人员展示了该方法在合成复杂和药用重要分子方面的适应性。
理解这一创新反应的基础原理为未来药物化学中反应的设计打开了大门。这项开创性工作为开发以前通过传统方法无法获得的氮杂环丁烷药物化合物奠定了基础。
