一种新的催化剂可使甲基取代氢原子，从而大大提高药物的效力。

多年来，药物研发化学家一直在努力简化一个能将药物效力提高许多倍的过程——神奇的甲基化。这种反应会清除单个氢原子，并以甲基替代，从而重塑药物分子，使其更容易与生物靶点相互作用。

据《科学》报道，美国伊利诺伊大学香槟分校有机化学家M.Christina White研究小组报告称，他们已经发明了一种新催化剂，可以在各种类药物分子上轻松进行上述那种化学反应，这一进展或可为从癌症到传染病等，各种疾病的治疗提供新方法。

White解释说，为了达成上述神奇反应，了解化学家构建药物分子的方法是很有帮助的。大多数药物分子都含有一个碳骨架，通常呈棒状或环状，每个碳上都挂着多个氢原子。化学家如同分子外科医生般，切除特定的碳原子或氢原子，并用氧原子或氮原子取代它们。如果研究人员想添加一个神奇的甲基（由一个碳原子与三个氢原子结合而成），他们往往必须从构建一个新骨架开始。
White试图找到一种方法，在药物制造过程的最后添加一个甲基。为了做到这一点，她需要通过一次剪断一个碳—氢（C-H）键的同时，而不破坏分子中其他十几个或更多的C-H键。但是由于C-H键是有机分子中最强的键之一，这使得仅针对一个键动而不影响其他键变得更加困难。

在自然环境中，构建和重塑分子的方式是通过复杂的酶来完成，它们可以抓住碳氢化合物支架，这样只有一个C-H键接触到酶的催化位点。然而，每种酶通常只对一种特定的分子起作用。

White的团队致力发现一种试剂，在具有选择性的同时也具有普遍性。为了找到这种催化剂，2007年，White和当时的研究生Mark Chen设计了一种中心含有一个铁原子的雪花状化合物，并尝试用其在类药物分子中的理想点上添入氧原子。实验发现，这种催化剂可以像酶一样有选择性地工作。但它并不能在很多分子结构上起作用，或者在靠近药物分子中最为常见的氮原子时起作用。

团队设计了一种允许铁催化剂和其变体，向类药物分子中添加氧原子的新条件。2019年，他们制造了一种类似的锰基催化剂，在含有氮和其他常见添加剂的类药物分子上进行氧氢交换。

在上述研究基础上，如今White团队研发出的化学添加剂可帮助完成“神奇甲基”反应。在用氧原子取代氢原子之后，它从一种称为三甲基铝的试剂中，窃取一个甲基并将其插入氧原子的位置。

近日，White团队研究人员在《自然》上报告说，他们已经对41种不同的碳氢化合物进行了这种分子手术，其中包括16种常见的类药物支架。这种试剂将使在药物分子中插入“神奇甲基”变得简单、廉价。如果加入甲基确实增加了药物效力，医生可能会给病人的药物减小剂量。这样可以提高用药安全性，减少副作用。