清华校友研发分子编辑工具，为药物分子和材料分子的合成提供策略

近日，华东理工大学本科校友、清华大学博士校友（保送）、美国西北大学博士后彭邱鹏和所在团队，提出了一种新型研究方法：引入酰磷修饰的羧酸及其衍生物，使其通过吸收光谱从而发生红移，进而能在可见光范围内激发并生成三线态双自由基。

图 | 彭邱鹏（来源：彭邱鹏）

这一策略的好处在于：不仅能减少对于既造价昂贵又结构复杂的光催化剂的依赖，还能通过反应路径的有效调控，避免副反应的产生。

彭邱鹏和所在团队研发出新的分子编辑工具，能针对多种分子骨架实现精准编辑，涵盖成环、缩环和扩环等反应，从而能为药物分子和材料分子的设计和合成提供全新策略。

值得注意的是，本次研究完全在温和条件下进行，显示出良好的适用性，审稿人认为其具有大规模工业化应用的潜力。

首先，将能用于药物分子的合成。本次方法可以针对复杂药物分子实现骨架编辑，在成环、缩环和扩环等反应中尤其具有优势，这将在提高药物合成效率、优化药物活性方面起到重要作用。

其次，将能用于功能性材料的开发。即本次方法为合成功能性材料提供了新工具，尤其在材料结构的精确调控上具有潜力。通过引入可见光激发的反应机制，将有望用于可再生能源和光电子器件等材料科学领域。

再次，将能用于绿色化学和工业化生产。由于本次方法的反应条件比较温和，而且无需依赖昂贵的光催化剂，因此这一技术具备工业化生产的潜力。随着该技术的进一步优化，它将有望用于大规模的绿色化学合成，在降低生产成本的同时还能减少环境负担。

（来源：Science）

彭邱鹏表示，当他和同事开展上一个项目时，他们观察到发生了一个副反应，并生成了一个非目标产物。

初步分析之后，他们认为尽管这个产物不是预期结果，但它提示了潜在的研究方向。

后来，他们花费三个月之久，通过各种手段确定了这款副产物的结构，并推测出了可能的反应机理。

接下来，彭邱鹏又用六个月时间与合作导师进行讨论，向后者阐述了这一反应的独特性和潜在应用前景，即证明了它在药物分子合成和材料分子合成等方面的应用潜力。

逐步厘清研究方向并得到合作导师的认可之后，彭邱鹏开始正式立项。

期间，他不断地优化反应条件和探索反应路径，完成了对于假设的验证。

（来源：Science）

日前，相关论文以《光-磷诱导羧酸骨架编辑》（Photochemical phosphorus-enabled scaffold remodeling of carboxylic acids）为题发在 Science[1]。彭邱鹏是第一作者，美国西北大学卡尔·舍伊特（Karl Scheidt）教授担任通讯作者。

图 | 相关论文（来源：Science）

下一步，彭邱鹏将进一步拓展这一策略的应用，希望能在分子骨架编辑的多样性上取得更大突破。

总的来说，他将利用催化量的 chromophore 活化基团，实现更加精细的化学调控。比如，实现体化学选择性编辑、分子骨架的多层次编辑以及三维结构的精准控制。

预计这将进一步提升分子设计的灵活性和应用范围，为新药开发提供更强大的工具。

与此同时，他还计划结合自动合成、高通量筛选与 AI 技术，进一步推动反应模式的开发和反应条件的优化。通过这些手段，预计将能快速生成大规模、高质量的数据，从而利用这些数据来构建模型。这样一来，不仅能加速实验进展，还能更好地理解反应机理，从而为优化反应条件提供强有力的支持。最终，他希望通过这种方法，实现目标化合物的高效合成，并为药物分子的理性设计提供新的思路和工具。

而对于职业发展计划彭邱鹏表示：“我近期有回国的打算，未来将主要集中在光催化的高效可控自由基反应及其在药物开发中的应用上。回国后，我非常期待能够深入探索自由基反应、酶催化反应以及共价药物的前沿问题。”“无论是本科生、研究生还是博士后研究员，我都非常欢迎各个阶段的学者积极联系我，大家一起做有用、有趣、有意义的研究。”他最后表示。

参考资料：

1.Peng, Q., Hwang, M. U., Rentería-Gómez,Á., Mukherjee, P., Young, R. M., Qiu, Y., ... & Scheidt, K. A. (2024). Photochemical phosphorus-enabled scaffold remodeling of carboxylic acids. Science, 385(6716), 1471-1477.

排版：何晨龙