Группа химиков из Кембриджского университета разработала новый мощный метод лёгкого присоединения отдельных атомов углерода к молекулам. Это открывает простой одношаговый подход, который может ускорить поиск лекарств и проектирование сложных химических продуктов.
Исследование опубликовано в журнале Nature
Исследование, недавно [опубликованное](https://www.nature.com/articles/s41586-025-09159-9) в журнале Nature под названием «Одноуглеродное гомологирование алкенов», представляет прорывной метод наращивания молекулярных цепей — по одному атому углерода за раз. Этот метод нацелен на алкены — распространённый класс молекул, характеризующийся двойной связью между двумя атомами углерода. Алкены содержатся во многих повседневных продуктах, от противомалярийных препаратов, таких как хинин, до агрохимикатов и ароматизаторов.
Работа под руководством доктора Маркуса Грокотта и профессора Мэттью Гонта
Под руководством доктора Маркуса Грокотта и профессора Мэттью Гонта из Департамента химии Юсуфа Хамида в Кембриджском университете работа заменяет традиционные многоступенчатые процедуры однореакторной реакцией, совместимой с широким спектром молекул.
Доктор Грокотт объясняет: «Алкены — это распространённые и невероятно полезные структуры в химии, но до сих пор не было простого способа выборочно добавить к ним всего один атом углерода».
Ключ к новому методу
Ключом к новому методу является продуманно сконструированный компонент — гениальный химический инструмент, основанный на аллилсульфоне «реагенте переноса одного углерода», предназначенном для добавления по одному атому углерода за раз. Сначала специально разработанная молекула присоединяется к целевому соединению и запускает реакцию, которая связывает их вместе. Затем она быстро меняет свою форму, в результате чего на месте оказывается ещё один атом углерода — как будто к растущей цепочке прикрепляется новая деталь Lego.
«Это умный и простой дизайн», — говорит Гонт. «Каждая часть молекулы выполняет определённую роль. Одна часть помогает запустить заключительный этап, другая контролирует время, а третья помогает ей прикрепиться к цели в начале».
Тестирование метода на примере циклоспорина А
Чтобы продемонстрировать, насколько хорошо работает их новый метод, учёные испытали его на лекарстве под названием циклоспорин А. Это лекарство помогает предотвратить чрезмерную реакцию [иммунной системы](https://phys.org/tags/immune+system/), связываясь со специальным белком в организме. Кембриджские учёные создали новые версии лекарства, добавив один или два атома углерода. Эти новые версии по-прежнему связывались с белком, и некоторые из них по-прежнему замедляли работу иммунной системы, в то время как другие — нет. Это означает, что можно изменить действие лекарства, не отключая полностью иммунную систему.
«Это больше, чем просто наращивание молекул», — сказал профессор Гонт. «Это даёт химикам новый способ исследовать химическое пространство и открывать ранее недоступные варианты лекарств».
Способность точно настраивать молекулы может стать революционной для [медицинской химии](https://phys.org/tags/medicinal+chemistry/), где даже небольшие изменения в структуре могут существенно повлиять на то, как лекарство действует в организме. Этот подход также позволяет вводить функциональные группы, обеспечивая дополнительную универсальность при разработке молекул.
Применение метода за пределами фармацевтической промышленности
Помимо [фармацевтической промышленности](https://phys.org/tags/pharmaceutical+industry/), этот метод может найти применение в таких областях, как защита растений и производство современных материалов — везде, где тонкие изменения углеродных цепей влияют на производительность и функциональность.
«Эта новая химия даёт нам контроль над молекулярной структурой одновременно простым и широко применимым способом», — добавил доктор Грокотт. «Она открывает дверь для разработки более умных, целенаправленных соединений в различных отраслях».
В прошлом добавление атомов углерода к молекулам, подобным этой, было медленным и трудоёмким процессом, требующим множества сложных шагов. Но команда из Кембриджа открыла новаторский новый способ сделать это — быстрее, проще и за один раз. Этот значительный шаг вперёд может помочь учёным разрабатывать новые лекарства гораздо быстрее и проще, чем раньше.
Предоставлено [Кембриджским университетом](https://phys.org/partners/university-of-cambridge/)