링 건너기: C를 활성화하는 새로운 방법

2023년 5월 31일

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스크립스 연구소

Scripps Research의 새로운 "분자 편집" 기술을 통해 화학자는 이전에는 접근할 수 없었던 위치의 유기 분자에 새로운 요소를 추가할 수 있습니다.

연구자들은 Nature에 새로운 방법을 설명했습니다. 이 방법은 팔라듐 원자 촉매가 탄소 원자 고리의 한쪽에서 도달하여 다른 쪽의 탄소-수소 결합을 끊는 데 도움이 되는 리간드라는 디자이너 분자를 사용하여 새로운 분자 세트가 해당 위치에 결합할 수 있도록 합니다. 이러한 분자 형성의 위업은 이전에는 약물 분자의 일반적인 특징인 소위 "포화" 탄소 원자 고리에서는 불가능했습니다.

"이전에는 동일한 결과를 얻으려면 비고리 사슬에서 새로운 고리 구조를 형성하는 새로운 접근법(우리가 고리화 반응이라고 부르는 것)을 수행해야 했습니다. 이 새로운 방법을 사용하면 기존 고리 구조를 직접 수정할 수 있습니다. 종종 어려운 것으로 입증될 수 있는 고리화 과정을 피하기 위해 링을 사용합니다." 연구 수석 저자이자 Bristol Myers Squibb 기증 화학 석좌이자 Scripps Research 화학과의 Frank and Bertha Hupp 교수인 Jin-Quan Yu 박사는 말합니다. .

"단계를 줄이는 것 외에도 이 전례 없는 합성 전략은 구조적으로 구별되는 기질이 링에 통합되므로 약물 발견을 위한 새로운 화학적 공간을 도입할 수 있습니다."

Yu와 그의 연구실은 새로운 의약품과 기타 귀중한 상업용 화합물을 만들기 위해 복잡한 유기 분자를 만드는 강력한 방법인 CH 기능화 분야의 혁신으로 이미 유명합니다. 이 접근법에서 화학자들은 리간드와 촉매를 사용하여 유기 분자의 원하는 위치에 있는 탄소(C) 원자에서 수소(H) 원자를 분리합니다. 이러한 분리로 인해 작용기로 알려진 새로운 분자 클러스터가 수소 원자가 있던 곳에 결합할 수 있습니다.

신약을 만드는 데 사용되는 대부분의 분자에는 탄소환이라고도 불리는 탄소 원자 고리가 포함되어 있습니다. 부분적으로 Yu 그룹 덕분에 이러한 고리에 있는 탄소 원자의 CH 기능화는 많은 경우에 상대적으로 쉬워졌습니다. 그러나 이 접근 방식은 리간드와 촉매를 고정하는 데 필요한 기존 작용기가 원하는 CH 작용기화 부위의 고리 바로 건너편에 있는 경우에는 적용되지 않는 경우가 많습니다.

Yu는 "우리는 이 시나리오를 '강 건너기'라고 부르며, 팔라듐 촉매가 기존 작용기와 고리 반대편의 원하는 탄소 위치를 연결하는 긴장된 '다리'를 형성해야 하기 때문에 매우 어려웠습니다."라고 말했습니다.

가장 어려운 경우는 탄소-고리 구조가 "포화"되어 있는 경우입니다. 이는 탄소가 단일 탄소-탄소 결합으로만 연결되어 있음을 의미합니다. 포화 탄소 고리는 제약 화학에서 일반적이지만 CH 기능화에 대한 더 어려운 목표는 부분적으로 CH 결합이 불포화 탄소 고리의 이중 CC 결합에 비해 금속 촉매에 대한 친화력이 적기 때문입니다.

Yu 연구실은 불포화 고리 전체에서 CH 기능화를 달성했지만 지금까지는 포화 고리 전체에서 이를 수행할 수 있는 방법이 없었습니다.

이번 연구에서 공동 제1저자인 Guowei Kang 박사, Daniel Strassfeld 박사, Tao Sheng 박사를 포함한 Yu와 그의 팀은 모두 Yu 연구실의 박사후 연구원들입니다. —수개월의 시행착오 끝에 —포화 탄소 고리로 교차 고리 기능화를 가능하게 하는 퀴누클리딘-피리돈 및 술폰아미드-피리돈 리간드를 개발합니다. 그들은 이 접근법이 다양한 분자 내에서 4~8개의 탄소 원자를 포함하는 고리에 대해 작동할 수 있음을 보여주었습니다.