科学家们开发了一种名为磷氟交换(PFEx)的新技术，通过使用磷作为化学连接器来构建复杂分子，扩大了点击化学的领域。这一进展可能有助于发现有效的癌症治疗方法，并创造出具有阻燃或抗菌作用等有益特性的新材料，同时保持环境的可持续性，因为磷键在回收过程中很容易被分解。

对于像冷泉港实验室(CSHL)的约翰·摩西教授这样的化学家来说，多样性是发现的重要途径。他们研究的分子范围越广，就越有可能发现有价值的东西。摩西实验室最近的进展使他们能够快速构建各种各样的复杂分子。摩西希望在这些分子中，会有新的有效的癌症治疗方法。

摩西的实验室与两届诺贝尔奖得主k·巴里·夏普莱斯(K. Barry Sharpless)一起，开发了一种名为氟化磷交换(PFEx)的化学转化。PFEx可以有效地将化学组成块结合在一起形成新分子，这是一种被称为“点击化学”的可靠过程。点击化学已经为化学家们提供了一套强大的工具。作为该工具箱的最新成员，PFEx从生物学中得到启发，使用磷作为化学连接器。

孙守军是冷泉港实验室约翰·摩西教授实验室的博士后研究员。Sun领导了一项新的Moses实验室研究，这标志着点击化学领域的重大突破。来源:摩西实验室/冷泉港实验室

在细胞内，磷赋予DNA结构，并将必要的能量储存分子结合在一起。这是一个多功能连接器。它可以很容易地连接多个化学基团。这些基团可以围绕磷中心排列，形成三维形状。

摩西说:“大自然已经认识到它的重要性——它是一个特权群体。如果我们试图制造与生物相互作用的药物，我们不应该忽视这一事实。”

化学家们现在可以使用PFEx将多个不同的化学成分聚集在一个磷中心周围。通过结合更多的含磷连接器，它们可以构建更复杂的分子。“我们现在正在装饰这个三维连杆。这将使我们能够进入一些新的化学空间，”CSHL研究调查员约书亚·霍默说。“当你进入新的空间，你就进入了新的功能。”

基于pfex的化学的力量和潜力在于它能够使用可持续的实验室科学快速可靠地将复杂分子结合在一起。上图显示了PFEx如何与其他化学键兼容，包括2022年诺贝尔奖得主的CuAAC反应。来源:摩西实验室/冷泉港实验室

PFEx反应甚至可能使药物锁定体内的目标。Moses的团队已经开始探索PFEx作为癌症治疗的来源。这种方法的一个好处是，研究人员可以优化参与PFEx反应的分子的反应活性。这可以确保潜在的药物只与预期的目标相互作用，减少副作用的风险。

研究人员希望他们的新型点击化学将有助于创造具有有用性能的材料。例如，PFEx可用于将阻燃剂或抗菌剂掺入新的表面。摩西说，PFEx材料将比当今许多产品中发现的“永久化学物质”具有重要优势。磷键不太稳定。这意味着当产品准备回收时，它们很容易被分解。

参考文献:《氟化磷交换:磷连接枢纽的多重催化点击化学》，作者:孙守军、Joshua A. Homer、Christopher J. Smedley、程青青、K. Barry Sharpless和John E. Moses, 2023年6月7日，Chem。DOI: 10.1016 / j.chempr.2023.05.013

该研究由美国国家癌症研究所、冷泉港实验室、诺斯韦尔健康中心、F. M. Kirby基金会、Sunshine基金会、S. J. Edwards、Starr基金会、Wasily家庭基金会、拉筹伯大学和国立卫生研究院资助。