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《Nature》:互联网助力天然产物合成设计

互联网为我们这个时代带来了翻天覆地的变化,让很多传统行业面临着从未有过的困境,又催生了无数前所未有的新产业。对于化学家来说,互联网也极大加速了信息的流通,正如X-MOL团队所做的这样,把对于化学家来说相关有用而又有趣的资讯,及时提炼整理,并通过微信和网站平台以最快的速度传送给学术界和工业界的朋友们。


当然除了X-MOL这种信息速递方式,互联网还可以以其它的方式来帮助化学家朋友们。例如,当一个有机化学家需要从简单的分子构造复杂的多环天然产物时,就必须首先确定搭建化学键骨架的策略。对于这个问题有许多可能的途径:一种方法是模仿自然界中目标分子的生物合成途径;另一种方法是重点解决该分子环状体系中最复杂的区域,这种方法被称为网络分析方法注意,这个“网络”是指分子中原子的成键网络)。以加州大学伯克利分校的化学家Richmond Sarpong教授为首的一个研究团队就使用了后一种方法实现了天然产物weisaconitine D和liljestrandinine的全合成,然而这些化学家还在这项研究中利用了互联网时代的新手段-他们已经创建了一个网站,使任何人都可以利用他们的方法来分析其要合成的目标分子。

这个网站cadrerl.com/maxbridge是由这个实验室团队与Cadre Research Labs共同创建,可以针对某些类型的结构文件进行免费的网络分析,以帮助化学家规划自己的合成策略。这个研究成果发表在最新的《Nature》杂志上。

以前利用计算机辅助设计来指导合成的方法并不好用,往往只是吐出一个假想的合成路线,这种合成路线往往得不到化学家的认可。


Sarpong说,这个新的网站只是提供了一个新的起点。其它的一切过程都来自于化学家根据自身需要和具体条件的想象力。“因为有了人的创造性因素,这可能使分子合成设计出现飞跃性的进展,”他说。


Sarpong说,他的团队针对weisaconitine D和liljestrandinine的组织网络分析方法的灵感来自天然产物合成领域的两大巨头,分别是哈佛大学的E. J. Corey,以及加州大学伯克利分校的Clayton Heathcock。“他们教会了整个领域如何去思考这些拓扑学上复杂的分子,”Sarpong说。


Weisaconitine D和liljestrandinine都是控制细胞膜电压的钠离子通道和钙离子通道的阻抑剂,这些靶向离子通道是缓解疼痛和保持心脏健康的重要目标。Sarpong团队的这个合成策略,为药物研发中合成二萜类生物碱家族的类似物分子打开了大门。


该研究团队的合成方法是“复杂的分子全合成过程中一个强有力的提醒:独特的合成策略和新的合成方法都同样重要,”另一个我们熟知的有机合成大牛,加州斯克里普斯研究所有机合成专家Phil S. Baran如此评价(相关阅读:年轻的有机合成大牛:Phil Baran)。


1. http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature16440.html

2. http://cen.acs.org/articles/93/i49/Synthesis-Strategy-Goes-Online.html


原文标题:Network Analysis Guided Approach to the Total Synthesis of the C-18 and C-19 Diterpenoid Alkaloids Weisaconitine D and Liljestrandinine


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