化學家開發了能夠有效合成信息密集分子的框架

由斯克里普斯研究公司的科學家領導的團隊開發了一種理論方法，可以簡化制造高度復雜，緊湊的分子的過程。

此類分子通常存在于植物和其他生物中，許多分子被認為是開發潛在新藥的理想起點。但是，對于化學家來說，在實驗室中構建和修飾它們也往往具有很高的挑戰性，這一過程稱為合成。

該團隊使用計算機建模和以“信息密度”概念為中心的理論框架，闡明了化學原理，這些化學原理是2019年具有里程碑意義的分子銀杏內酯合成的基礎，該分子是在銀杏樹的葉子中產生的。Bilobalide是一種特別復雜和緊湊的分子，已顯示出作為潛在的神經科或精神科藥物的希望。

科學家們認為，他們的這項新研究的理論成果發表在《美國化學學會雜志》上，將使化學家能夠設計出具有挑戰性的天然分子的更有效合成方法，從而有可能開辟一個強大的具有生物活性的化合物的新領域，從而發展成為藥物和其他產品。

“當我們最初完成白果內酯的合成時，我們基本上是按照直覺進行的，但是在這項新的研究中，我們深入研究了化學的實際作用，并開發了我們認為可以應用于有機合成中其他挑戰的原理，”他說。 Ryan Shenvi博士，Scripps Research的化學教授，該研究的資深作者。

創造有價值的天然化合物

Bilobalide(在銀杏樹中進化，可能保護其葉子免受昆蟲侵害)阻斷了一種稱為RDL的昆蟲神經細胞受體。該分子殺死昆蟲但在哺乳動物中似乎相當安全，并在環境中迅速消散的事實引起了人們對安全農作物保護的興趣。

百洛來利有很強的藥用前景，有證據表明它對人類相對安全。它阻斷了人類腦細胞受體GABAA受體，該受體是昆蟲RDL受體的進化表親。2007年一項有趣的研究發現，該化合物可以逆轉患有模擬人唐氏綜合癥的神經系統疾病的小鼠的認知和記憶缺陷，而其他研究表明，該化合物可以保護腦細胞免受某些傷害。

盡管天然銀杏內酯是由銀杏樹細胞中的專門酶合成的，但化學家們希望能夠通過有機化學技術在實驗室中制造它。這樣，他們可以獲得大量的化合物并對其進行修飾，以探索和優化其性能。

但是，銀杏內酯的合成一直是科學家面臨的主要挑戰，因為該分子將相對復雜的一組原子(包括八個活性氧)堆積成一個奇特且高度緊湊的化學結構。如果他們能夠克服這一挑戰，化學家將有辦法制造具有巨大價值的分子。

Shenvi說：“當您的復雜性濃縮到這種程度時，就會開始看到有趣的緊急特性。”