來看看這逆天的發現，連接分子就像搭樂高積木！_風聞

來源：文匯報  2019-10-3

又一扇創造新物質的大門正緩緩推開。

今天凌晨，英國《自然》發表中國科學院上海有機化學研究所董佳家研究員課題組的最新發現：他們發現了一種可以大量合成一對小分子“魔術扣”的方法，這種分子“魔術扣”能夠方便地“安裝”到各種有機分子上，讓各種不同的分子非常容易地連接在一起，就像搭樂高玩具一樣。

這將為人類發展新能源、新材料、新藥，帶來更多潛在“候選者”。

越龐大複雜的分子，其基本單元之間的連接卻越簡單。比如，四種核苷酸可以連接出龐大的生命“遺傳天書”DNA，就因為核苷酸們擁有相同的“標準接口”、統一的連接方式。如果能為所有的有機分子都安裝上“標準接口”，那人類創造物質的本領就將大大增強。這一思想在有機化學界被稱為“點擊化學”。

然而，尋找這種分子“標準接口”難度極大。首先，它們都得能夠方便地連接上絕大多數分子，其次它們本身個頭必須小巧。不過最重要的是，這對“魔術扣”一定要能相互認得非常準，只跟對方牽手，而且牽手之後不會輕易鬆開，才能保證按照人們的意圖將需要的分子連接起來。

其實，化學家早在十多年前，就發現了一對分子“魔術扣”——疊氮與端炔，它們如同一對情人，哪怕在茫茫人羣中，只要對方存在，在一價銅催化下，就一定會找到對方，並十指相扣地牢牢“牽手”。

然而，令化學家沮喪的是，端炔並不那麼容易“安裝”上有機分子，而且缺乏多樣性，而疊氮分子“安裝”起來則更加困難重重。由於疊氮化合物能量高，小分子量的疊氮化合物容易爆炸，合成分離都有安全隱患。一直以來，大規模地合成疊氮化合物實現起來很困難。

一年多前，董佳家課題組意外地發現了一種能極其高效地將一級胺轉化成相應疊氮的方法，而且只需在室温下，無需催化劑，即使非常微量，也能立即發生轉化反應。

▲FSO2N3對於一級胺的高效重氮轉移反應

“一級胺是一種在有機分子中廣泛存在的分子砌塊，很多有機分子都能連上它。”董佳家介紹，在藥物化學經常使用的合成砌塊中，絕大多數都帶有一級胺。這意味着他們突破了分子“魔術扣”難以安裝的瓶頸。

“現在，只要準備好帶有一級胺的有機分子庫，只需一天時間，我們就能在實驗室中合成出對應帶有疊氮的分子庫，再加入帶端炔的分子，立刻就能生成穩定連接的新分子！”董佳家説， “我們找到了如此快捷的方法，有機分子裝上疊氮後馬上與端炔相連，只需很短的時間，不用分離純化，連接就完成了！” 而且，合成的分子多樣性極高，由簡單的端炔前體出發，在短時間內可以進行上千次的改造，然後就能直接進行分子的功能篩選。

▲模塊化的點擊化合物庫方法

目前，董佳家實驗室已經購買了5000多種一級胺砌塊，接下來準備着手建立疊氮化合物庫。董佳家認為，基於這種模塊化的合成方式，短時間內對於給定藥物小分子或者大分子砌塊進行萬次以上的改造是可行的，合成效率的提高對於藥物先導分子的發現將起到直接的作用。

該團隊正在利用該方法與國內外科研單位積極廣泛地開展合作，希望首先在癌症，肺結核等疾病的藥物研發上對該方法的實用性進行檢驗，並且已經獲得一系列積極的實驗結果。