化学家利用光将分子中的氧原子替换为氮原子

韩国科学技术院的化学家团队成功从分子中取出一个氧原子，并用氮原子替换它。在发表于《科学》杂志的研究中，该团队利用光催化技术在实验室中编辑呋喃。

威斯康星大学麦迪逊分校的 Ellie Plachinski 和 Tehshik Yoon 在同一期刊上发表了一篇观点文章，概述了这一过程并解释了如何利用它来改变药物的生产方式。

先前的研究表明，一些复杂的分子可以通过化学反应进行编辑，但这种分子非常少见。因此，当化学家想要改变分子的一小部分，甚至只是一个原子进行测试时，他们必须从头合成分子。

此类研究表明，即使是微小的变化也会产生重大影响——正如 Plachinski 和 Yoon 指出的那样，改变杂环中的单个原子可能会对药物的功效产生深远影响。化学家一直在寻找更有效的方法来编辑分子——或者更具体地说，去除单个原子并用另一个原子替换它。

在这项新研究中，研究小组开发了一种他们称之为铅笔橡皮擦的技术，其中一个原子被擦除，另一个原子被铅笔写上。

研究人员受到化学家 Axel Couture 和 Alain Lablache-Combier 于 1971 年发表的一篇论文的启发，在这篇论文中，他们利用紫外线将呋喃转化为 N-丙基吡咯，以提高产量。他们利用紫外线将呋喃中的氧原子与氮原子交换。

研究团队指出，这种编辑尤其具有挑战性，因为存在离域问题——之前的尝试涉及施加高温或辐射。这两种方法都被发现不合适。

在这项新方法中，该团队使用光作为光催化剂来激活呋喃环。该技术可用于对呋喃进行单电子氧化，从而产生自由基。

他们指出，这种方法可以实现一种容易添加胺的反应。这会导致产物和光催化剂之间发生级联电子和质子转移，从而产生环醛中间体。