休斯顿 - (2019年8月9日) - 莱斯大学的化学家们想说明一点：氮原子是用于正方形的。

氮是重点。正方形是携带它们的框架。这些分子被称为氮杂环丁烷，它们可以用作药物设计中的构建单元。

化学家LászlóKürti的莱斯实验室在Angewandte Chemie论文中介绍了它的氮杂环丁烷。该实验室的目标是通过简单合成一类以前难以发现并且难以复制的分子来建立用于药物设计的支架库。

据研究人员称，Azetidines已经出现在几种药物中，并且是帕金森病，图雷特综合征和注意力缺陷症等神经系统疾病治疗方法的有希望的组成部分。

因此，制备一种快速，廉价的合成途径来制造含有未受保护的氮原子(称为NH-氮杂环丁烷 - 氮气和氢气的NH)的氮杂环丁烷的价值，它们最初在几种太平洋海绵中发现，并且最近在艰苦的实验室制造流程。

水稻研究生Nicole Behnke和Kaitlyn Lovato，该论文的主要作者，很快就了解了为什么科学文献中对合成NH-氮杂环丁烷的提及如此之少。

学生需要250多个实验来优化他们的过程，这需要大约24小时，包括产品净化。氮杂环丁烷分子有许多构型，但它们都共享方形基序，一个含有一个氮原子和三个碳原子的四原子“环”。该环是杂环的 - 也就是说，它含有至少两种不同的元素。

Kürti指出，方形环总是通过一个共用碳原子连接到另一个环，这个结构称为螺氮杂环丁烷。通过这种方式，两个环彼此垂直，进一步隔离高活性氮，供化学家使用。Rice实验室变异中的氮通常(尽管不总是)与氢原子“帽”配对，仍然允许氮与外部试剂反应。

“Kürti博士的灵感来自于一种称为Kulinkovich反应的合成过程的机制，该过程用于制造三元全碳环，称为环丙烷，在外部具有杂原子(氮或氧)，”Lovato说过。

“一旦我们开始研究制造四元氮杂环丁烷，我们发现其中大多数都没有NH结构，”她说。“已知的合成方法主要产生氮杂环丁烷，其中环氮原子与环外的碳连接，但NH连接难以直接进入。如果有碳，则氮被认为是受保护的，但具有氢让它可以自由地进行进一步的反应。“

“一旦你制造了这种NH杂环，你可以灵活地将任何你想要的东西放在氮气上，”Kürti说。“或者保持现状。”

钛试剂在化学反应中成为关键的中间人，使其能够快速进行。“这种金属络合物介导整体转化，非常好，因为钛无毒且非常丰富，”他说。

“它是商业上可用且价格便宜的，”Behnke说。“如果我们没有将钛添加到烧瓶中，则反应不起作用。”

Kürti说，赖斯团队没有对这一过程申请专利。“现实情况是，当我们开发新机制或反应时，学术界的合成有机化学家可以为生物医学科学和药物发现做出很大贡献，”他说。

“生物技术和制药公司可以使用这些反应的产物来构建结构多样的化合物库，并快速测试它们对不同癌细胞系，病原体或其他重要疾病生化途径的生物活性，他们有检测，”Kürti说。“一旦他们获得了像这些螺旋氮杂环丁烷这样的新型核心结构，医学化学家就可以决定他们希望添加哪些不同的功能。”