由大邱庆北科学技术院（DGIST）物理与化学系Sangwon Seo教授领导的研究团队开发了一种催化技术，能够轻松且精细地组装作为生物活性化合物支架的关键结构框架。研究团队利用丰富易得且价格低廉的镍（Ni）催化剂，成功地以单一镜像异构体形式合成了β-亚甲基羰基衍生物，这些衍生物构成了许多药物的核心框架。
该技术有望在包括制药行业在内的多个精准化学领域发挥关键作用。相关研究成果已发表在《德国应用化学国际版》期刊上。
尽管左右手在镜中看起来相同，但当它们以相同方向叠加时，永远无法完美重合。类似地，在化学中存在一些分子，它们具有相同的原子组成，但在三维结构上表现为不可重叠的镜像，这些分子被称为镜像异构体。人体中的蛋白质同样由仅以一种特定镜像形式存在的氨基酸组成。
正如只有一把钥匙能匹配特定的锁，药物分子的一种镜像形式可以作为有效的治疗剂，而其对应物可能无效甚至有毒，引发严重的副作用。因此，在新药开发中，精确选择和合成仅对治疗疾病有效的单一对映异构体的能力至关重要。
本研究的关键目标β-亚甲基羰基是一种极其有用的分子框架，广泛存在于众多新药候选物和天然产物中。然而，为这种分子框架赋予特定立体化学（镜像构型）的方法极其有限，通常需要使用强碱或预先在底物上安装复杂的辅助基团。
为解决这一长期存在的挑战，Seo教授的研究团队将重点放在地球上丰富的过渡金属镍上，而非昂贵的贵金属。通过使用新设计的镍催化系统，研究团队开发了一种新的合成路线，直接耦合易于获得的化学原料（炔烃和羰基化合物）。该催化系统实现了近乎完美的区域选择性，确保分子在结合时精确地附着在所需位置，同时还实现了对映选择性，使组装仅以单一镜像形式进行。
即使在复杂结构中或存在多种功能基团的情况下，该反应也能可靠地仅产生所需的转化，且不受干扰。事实上，研究团队已成功将该技术应用于精确修改复杂药物结构，并高效构建天然产物合成所需的关键支架，展示了适合商业化的实用应用性。此外，通过基于密度泛函理论（DFT）的计算分析，他们阐明了镍催化剂控制键形成和三维结构的潜在机制。
"这项研究的意义在于，它通过使用廉价镍催化剂的直接方法，实现了曾被认为具有挑战性的β-亚甲基羰基化合物的合成，"Seo教授表示。"预计这种合成技术将为立体选择性反应研究铺平道路，并为精准化学工业和新药开发做出重大贡献。"
出版详情
Nam Hyeontaek等人，《通过马尔科夫尼科夫炔烃氢镍化反应实现羰基化合物的NiH催化对映汇聚α-烯基化》，《德国应用化学国际版》(2026)。DOI: 10.1002/anie.8854855
期刊信息：
《德国应用化学国际版》
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