Химики из Кембриджа придумали, как быстро и просто добавлять в молекулы по одному атому углерода. Это открытие упростит создание лекарств и сложных химических соединений.

Метод описан в журнале Nature. Он позволяет наращивать молекулярные цепочки, встраивая углеродные атомы в строго нужное место. Ученые работали с алкенами — классом молекул с двойной углеродной связью. Такие соединения встречаются повсюду: от хинина (лекарства против малярии) до парфюмерии и сельхозхимии.

Раньше для добавления одного атома углерода требовалось несколько стадий. Теперь же химики обходятся одной реакцией. Доктор Маркус Грокок и профессор Мэтью Гонт из Кембриджского университета разработали специальный реагент на основе аллилсульфона. Он действует как «молекулярный крючок»: цепляется к алкену, запускает реакцию и оставляет после себя ровно один новый атом углерода.

Это умный и элегантный инструмент, — говорит Гонт. — Каждая часть молекулы выполняет свою роль: одна инициирует реакцию, другая контролирует процесс, третья обеспечивает точное присоединение.

Чтобы проверить метод, ученые модифицировали иммунодепрессант Циклоспорин А, который подавляет отторжение трансплантатов.

Они добавили к его молекуле один или два углеродных атома.

Некоторые из новых версий сохранили способность связываться с целевым белком, но уже не подавляли иммунитет.

Это значит, что теперь можно тонко настраивать свойства лекарств, не теряя их основного действия.

Мы не просто удлиняем молекулы, — объясняет Гонт. — Мы даем химикам новый способ исследовать химическое пространство и создавать соединения, которые раньше были недоступны.

Метод пригодится не только в фармацевтике. С его помощью можно улучшать пестициды, ароматизаторы и даже материалы для электроники — везде, где важны малейшие изменения в структуре молекул.

Теперь у нас есть простой и универсальный инструмент, — добавляет Грокок. — Он открывает дорогу к более точному дизайну молекул в самых разных областях.

Прежде подобные модификации требовали долгих многоступенчатых синтезов. Теперь их можно делать быстро и в одну стадию. Это серьезный шаг вперед, который ускорит разработку новых лекарств и материалов.

Этот метод:

• Ускоряет разработку лекарств — можно быстро тестировать модификации молекул, не тратя месяцы на синтез.
• Расширяет химическое пространство — открывает доступ к ранее недостижимым соединениям.
• Упрощает производство — вместо многоэтапных процессов используется одностадийная реакция.
• Позволяет тонко настраивать свойства веществ — например, сохранять терапевтический эффект, убирая побочные действия.

Применение найдется в фармацевтике, агрохимии, материаловедении и даже парфюмерии.

Однако пока метод испытан только на алкенах — важно проверить его на других классах соединений. Также неясно, насколько он масштабируем для промышленности: некоторые реагенты могут быть дорогими или сложными в производстве.

Ранее ученые разработали метод редактирования полимеров для переработки пластиков.