药物化学家最大的心愿，迎来重大突破！

在药物开发领域，科学家通常需要对分子结构进行系统的修饰。而我们知道，一个原子的改变就可以对分子产生巨大的影响，一个突出的例子就是用氮原子代替芳香碳原子。

碳原子与氮原子的替换可以让药物分子与靶点相互作用的方式发生翻天覆地的变化，例如它可以使药物更容易进入脑，或者减少药物在递送途中与错误的蛋白质发生相互作用。

事实上，找到一种能将碳原子直接替换成氮原子的方法，是多年来药物化学家最想要实现的愿望之一。然而，一直以来，科学家只能通过间接方法来实现从碳到氮的转化。

现在，由化学家Mark Levin和他的团队在《科学》和《自然》杂志上发表的两项研究表明，他们发展出了两种不同而又互补的将氮原子代替碳原子的新方法，这些成果或将使药物开发变得更加容易。

困难的单原子替换

在分子化学中，要构建一个分子，必须经过一步一步的合成与反应。如果到了最后一步才开始测试，并发现如果让一个氮原子代替其中的某个碳原子能得到更好的药物，那么就必须返回到第一步，重新开始整个合成过程。

这是一个很难实现的操作，因为，这其中涉及到非常现实的成本与效益问题，科学家必须思考：重新开始是值得的吗？

自Levin成立实验室以来，他和他的团队就试图找到能够在无需重返起点的情况下，对分子的结构进行微小改变的新方法。他们尤为想要发展出一种能将碳原子替换为氮原子的方法，因为这是一种频繁出现在药物化学中的特定替换。

但是现有的方法收效甚微，因为它们有可能会在分子中的错误位置上删除碳原子，导致分子的其他部分发生变化，进而产生意想不到的副作用，并最终影响分子的功效。

不同而互补的方法

在发表于《自然》杂志上的论文中，Levin与他的同事描述了一种新的氮-碳原子替换方法，这种方法适用于附近结构中已经存在一个氮原子的分子。它利用臭氧将原子环切开，然后用一个氮分子“引导”第二个氮分子进入。这种替换法可以在不干扰原始分子结构中的其他任何东西的情况下，进行氮原子修改。

在发表于《科学》杂志上的论文中，他们概述了另一种替换方法，这种方法适用于附近结构没有氮原子的分子。它可以直接去掉正确位置上的那个碳原子，然后用一个氮原子代替它。

不完美的重大突破

这两种方法被视为是非常有帮助的技术，因为它们更贴近药物化学家在开发新药时的想法。Levin将这类比成在电脑上打字和在打字机上打字，在电脑上写要容易得多，它可以让你按照自己的想法来写，而在打字机上打字则总是线性的。

虽然新发展出的这两种方法各有其不完美之处，但它们解决了碳-氮转化中的两个重大问题，为未来的研究奠定了明确的基础。这些方法的发展将不断推动有机化学的边界，揭示有可能在未来成为置换反应的基础的化学步骤。

此外，在这两种方法的研究过程中，他们都遇到了一些突发事件，看到了一些不寻常的东西。Levin认为，这些意外让他意识到，想要在化学领域取得突破，创造力是非常重要的。