有機化学：アミン–カルボン酸カップリング系のマップ

化学変換は、生成物の構造、ひいてはその特性を決定付け、さらには医薬品の代謝安定性や香料の揮発性などの複雑な巨視的機能に影響を及ぼす。そのため、反応の選択は、候補分子が機能的目標を達成できるか否かに影響を及ぼす可能性がある。アミンとカルボン酸のカップリングによるアミド結合の形成は、創薬に最もよく用いられている化学反応である。しかし、こうしたありふれた2つの官能基のつなぎ方は、他にも数多く存在する。今回我々は、仮想的だが妥当な数百種の変換によってアミンと酸がカップリングし得ることを計算で示すとともに、そうした反応の応用の十数例を実験的に実証したことを報告する。我々は、化学変換の特性への寄与を調べるために、ストリングに基づく表記を開発し、数え上げ組み合わせ論的方法を用いて、考えられるアミン–酸カップリング変換のマップを作成した。このマップは、化学情報学的手法を用いて図に記すことができる。我々は、分配係数や極性表面積などの生成物の重要な物理化学的パラメーターが、選択した変換によって大きく異なることを見いだした。今回生成したアミン–酸カップリング系でデータマイニングを行うことで、新たな反応の発見が可能になるはずであり、我々はそうした反応発見を、マッピングした空間内で見つかったエステル化反応を発展させることによって例証する。また、今回我々が薬剤や天然物の後期多様化で示しているように、アミン–酸カップリング系内において独特なプロファイル特性を持つ複雑分子を発見することもできる。

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