美國時間9日，斯克里普斯研究所(The Scripps Research Institute)與加州大學洛杉磯分校(UCLA)的科學家，開發出一項強大的有機化學合成方法，能準確修飾「雙環氮代芳香烴」(bicyclic aza-arenes)化學結構中的特定原子。該方法有望協助更多創新的化學藥物合成，研究論文發表於頂尖期刊《Nature》。

由於「雙環氮代芳香烴」為一種藥物中常見，且結構相對不複雜的有機化學分子，因此這項對其進行修飾的技術，可說突破了過去科學家「難以針對簡單有機分子，進行特定單一原子修飾」的界限。

該組科學家所開創的修飾方法，能在雙環氮代芳香烴的不同位置上，當碳原子與氫原子結合時，選擇性地修飾多個碳原子；這項靈活的修飾，能進一步合成出許多目前難以合成的藥物結構。

此新方法是改良自一般的「碳-氫官能化」(C–H functionalization)方法，碳-氫官能化的概念，是去除碳原子旁的標準氫原子，再以更複雜的原子集替換它，為增加有機化合物分子複雜性最直接的一項方法。

而該團隊的新方法，是以一塊能錨定在起始分子上的輔助分子，又成為「引導模板」(directing template)作用，讓氫原子進一步被替換。且該引導模板的角色為「催化劑」，反應後不會被消耗，也因此不用持續補充也能讓反應持續。

研究人員表示，這項新方法的關鍵，有別於傳統電子交換的方式，而是基於幾何特性的一塊分子模板來引導反應，可以透過仔細調節模板距離、幾何形狀等方式，讓反應的應用廣度大增，且容易被應用。

他們也表示，期望這項方法能被製藥業或其他化學行業進一步使用，也期待能擴張到除了雙環氮代芳香烴以外的化合物類別。

過去在有機合成領域中，雖然化學家已開發出數百種能將起始化合物轉變為其他化合物的反應方法，但針對碳-氫鍵的修飾方法，仍缺乏有效、靈活的工具，科學家難以簡單地隨意編輯化合物上(尤其位於主鏈上)的碳原子。因此這項發現，可說開創了有機合成的新紀元，可望大幅擴增未來有機分子合成的變化性。

參考資料：

1. 論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05175-1

2. https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220809141154.htm

(編譯/巫芝岳)