計算機模拟有機合成?作為最“艱苦”的學科之一，有機化學正變得越來越簡單6年前，美國一個化學團隊發明了一種合成系統平台，可自動構建多種有機分子，進而将其作為潛在的藥物、燃料和香水材料但該系統能力有限，隻能構建平面分子鍊或2D環狀結構分子，不能組裝3D小分子，而後者正是許多藥物和材料所需要的，下面我們就來聊聊關于計算機模拟有機合成?接下來我們就一起去了解一下吧!

計算機模拟有機合成

作為最“艱苦”的學科之一，有機化學正變得越來越簡單。6年前，美國一個化學團隊發明了一種合成系統平台，可自動構建多種有機分子，進而将其作為潛在的藥物、燃料和香水材料。但該系統能力有限，隻能構建平面分子鍊或2D環狀結構分子，不能組裝3D小分子，而後者正是許多藥物和材料所需要的。

現在，3D小分子也可以組裝。該團隊日前在《自然》上報告稱，他們設計了新的系統平台，采用通用的化學反應将模塊化的分子組件裝配成所需的目标有機分子，實現了14 種不同類别小分子的全自動合成。

“這是一個裡程碑式的成就，可以徹底改變藥物發現的路徑。”未參加該研究的密歇根大學安娜堡分校藥物化學家Timothy Cernak評價道。

在此之前，機器人系統已經改變了DNA、RNA和短蛋白制造，并且進展很快。這是因為無論何種情況，它們都由數量相對較少的“積木”組合而成，并通過相同的化學鍵連接起來。

但對于有機小分子來說情況就不一樣了。它們利用一系列反應條件、催化劑、試劑等，在不同的原子之間、不同的方向和角度上形成化學鍵。這就好像采用精巧的技術将形狀不規則的木塊、石塊打磨好，并用于理想的建築中。

合成有機化學看起來隻對那些有豐富經驗的人友好。“我們試圖改變這一點。”該研究通訊作者、伊利諾伊大學厄巴納—香槟分校的化學家Martin Burke說，“新方法以非常簡單的方式制造了非常複雜的3D小分子。”

研究人員使用超共轭和位阻調控的方式制備了一種新型的四甲基N—甲基亞氨基二乙酸（TIDA）硼酸鹽，可以高效實現飽和sp3碳原子的自動叠代偶聯組裝。這個名為TIDA硼酸鹽的偶聯平台打開了缺失的3D空間，實現了基于“積木”的自動化合成。

作為案例，新系統平台自動合成了兩種複雜的天然産物，一種是名為碘黴素C的抗生素，另一種是名為 sch725674的抗真菌化合物。兩者都包含手性中心，它是許多藥物和有機化合物功能的關鍵。

除了包含更多功能之外，在常見的交叉偶聯反應和化學轉化中，TIDA硼酸鹽偶聯平台的穩定性比很多科學家正在使用的第一代偶聯平台——N—甲基亞氨基二乙酸（MIDA）硼酸鹽高上千倍。它們在水中也非常穩定，可以在更廣泛的條件下簡單合成更多種類的化學品。

“原來的系統平台就像方方正正的兒童積木，可以建造一個漂亮、簡單的玩具屋。而新系統則像為成年人打造的酷炫、複雜的積木套件，可以建造蝙蝠俠的戰車。”Burke說。（王方）

來源： 中國科學報

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