近30年前，科学家们在苔藓虫家族中发现了一类独特的抗癌分子。苔藓虫是热带水域中发现的一种海洋无脊椎动物。

这些分子的化学结构由氧化环和氮原子组成的密集、高度复杂的结，吸引了全世界有机化学家的兴趣，他们的目标是在实验室里从头开始重建这些结构。

然而，尽管作出了相当大的努力，它仍然是一项难以实现的任务。

到目前为止，的确如此。

耶鲁大学的一个化学家团队在《科学》(Science)杂志上发表文章称，他们首次成功地合成了其中的8种化合物，这种方法将创造性的化学策略与小分子结构测定的最新技术相结合。

“这些分子在合成化学领域是一个突出的挑战，”耶鲁大学文理学院米尔顿·哈里斯29届化学博士教授、这项新研究的通讯作者赛斯·赫森说。

“一些研究小组试图在实验室中重建这些分子，但它们的结构太密集，连接太复杂，这是不可能的。自21世纪初我还是一名研究生以来，我一直在阅读有关合成这些化合物的努力。”

在自然界中，这些分子存在于某些苔藓虫物种中——苔藓虫是一种小型水生动物，它们通过微小的触手过滤水中的猎物。

全世界的研究人员都认为苔藓虫是一种潜在的有价值的新药物来源，从苔藓虫中分离出的许多分子已被研究为新的抗癌药物。

然而，分子的复杂性往往限制了它们的进一步发展。

Herzon的团队研究了一种叫做Securiflustra securifrons的苔藓虫。

“我们大约在十年前就研究过这些分子，尽管当时我们没有成功地重建它们，但我们对它们的结构和化学反应性有了深入的了解，这启发了我们的想法，”Herzon说。

新办法涉及三个关键的战略要素。首先，Herzon和他的团队避免构建一个活性杂环，称为吲哚，直到过程结束。

杂环含有两种或两种以上的元素，这种特殊的环具有反应性，会产生问题，Herzon说。

其次，研究人员使用氧化光循环的方法来构建分子中的一些关键键。

其中一种光合作用涉及杂环与分子氧的反应，这是耶鲁大学的哈里·沃瑟曼在20世纪60年代首次研究的。

最后，Herzon和他的团队使用微晶体电子衍射(MicroED)分析来帮助可视化分子的结构。

Herzon说，在这种情况下，传统的结构测定方法是不够的。

新方法的结果是八种具有治疗潜力的新合成分子，并有望产生更多新的化学物质。

“这些分子正好击中了我对复杂合成挑战的热爱，”Herzon说，他也是耶鲁大学癌症中心的成员，并在耶鲁大学医学院担任药理学和治疗放射学的联合任命。

“在分子量的基础上，它们相对于我们在实验室研究过的其他分子来说是适度的。但从化学反应的角度来看，它们是我们有史以来面临的一些最大挑战。”

这项新研究的共同第一作者是耶鲁大学化学研究生布兰登·亚历山大和诺亚·巴特菲尔德。

合著者是耶鲁大学化学研究生瓦尼·古普塔;耶鲁大学x射线晶体学家、化学系讲师布兰登·梅尔卡多(Brandon Mercado);和Rigaku Americas公司的Mark Del Campo。

美国国家科学基金会资助了这项研究。

作者：剑桥大学

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240222214042.htm

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