科學(xué)家們重現(xiàn)了在火山口中發(fā)現(xiàn)的抗生素分子

發(fā)現(xiàn)的抗生素在半個(gè)世紀(jì)前的喀麥隆火山最終被日本研究人員逆向工程，為醫(yī)學(xué)科學(xué)家提供了一種對(duì)抗感染的新潛在藥物。

1974 年，德國化學(xué)家 Axel Zeeck 和他的土耳其同事 Mithat Mardin 展示了這種細(xì)菌產(chǎn)生的紅色素鏈霉菌具有抗菌特性，使它們成為藥理學(xué)家可以修補(bǔ)的有吸引力的材料。

事實(shí)證明，合成有用數(shù)量的 β-和 γ-萘環(huán)素酮的潛在有用化合物是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。通常需要進(jìn)行一些試驗(yàn)和錯(cuò)誤才能弄清楚必要的化學(xué)反應(yīng)，盡管萘環(huán)素的復(fù)雜性使其很難在不引入各種副產(chǎn)物的情況下產(chǎn)生。

現(xiàn)在才有 r東京理學(xué)研究所的 esearchers 能夠使用一種稱為逆合成分析.

正如您可能從名稱中猜到的那樣，它涉及從目標(biāo)分子向后工作以找出其基本構(gòu)建塊。這有點(diǎn)像將一臺(tái)復(fù)雜的機(jī)器分解成其組成部分——更容易理解和組裝的部件。

該團(tuán)隊(duì)從 β-萘環(huán)素開始，因?yàn)?γ-萘環(huán)素可以被認(rèn)為是一種變體。像許多大分子一樣，更簡單的分子單元的組合是化合物構(gòu)建的起點(diǎn)。

橋接這兩個(gè)單元的是一種稱為雙環(huán)[3.2.1]辛二烯酮的復(fù)雜分子，盡管在不改變其他成分或產(chǎn)生完全不同的產(chǎn)品的情況下將化學(xué)物質(zhì)置于完美位置說起來容易做起來難。

在他們的逆合成配方的指導(dǎo)下，并應(yīng)用了許多先進(jìn)的化學(xué)方法，研究人員找到了一條途徑，使他們能夠精確地定位碎片，并以不影響其功能的方式將它們粘合在一起。

關(guān)鍵時(shí)刻來了——或者用科學(xué)術(shù)語來說，比較精確的 3D 原子排列圓二色性光譜 – 合成化合物與火山中自然產(chǎn)生的化合物的光譜。

“我們合成的化合物的圓二色光譜與天然化合物的圓二色光譜相同，這意味著合成分子和天然分子的絕對(duì)構(gòu)型相同，”說來自東京科學(xué)研究所的化學(xué)家 Yoshio Ando。

這些方法最終使研究人員能夠合成 β-萘環(huán)素酮，產(chǎn)率至少為 70%（即給定起始材料預(yù)期最大量的 70%）。

然后，他們使用另一種化學(xué)過程，即氧化內(nèi)酯化，以 87% 的產(chǎn)率生產(chǎn)γ-萘環(huán)素酮。這兩種化合物相似，但 γ-萘環(huán)素酮有一些額外的成分。

合成抗生素在實(shí)驗(yàn)室中可以看到它們被大量生產(chǎn)用于醫(yī)療和研究用途：例如，無需定期返回火山。更重要的是，研究人員認(rèn)為他們?cè)谶@里使用的經(jīng)過精心校準(zhǔn)的方法也可以用于未來的研究——特別是合成具有相似結(jié)構(gòu)的其他化合物。

“我們的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在進(jìn)行這些方面的進(jìn)一步努力，”說安藤。

該研究已發(fā)表在Angewandte Chemie 國際版.

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