Введение
Комбинаторная химия объединяет химические синтетические методы, позволяющие получать большое количество (десятки, тысячи и даже миллионы) соединений за один процесс. Эти библиотеки соединений могут быть представлены в виде смесей, наборов отдельных соединений или химических структур, сгенерированных с помощью компьютерного программного обеспечения. Комбинаторная химия применяется для синтеза как малых молекул, так и пептидов. Стратегии, обеспечивающие идентификацию полезных компонентов библиотек, также входят в область комбинаторной химии. Методы, используемые в комбинаторной химии, находят применение и за пределами химии.
История
Комбинаторная химия была изобретена Фуркой А. (из Университета Эётвоша Лоранда в Будапеште, Венгрия), который описал её принцип, комбинаторный синтез и процедуру деконволюции в документе, заверенном нотариально в 1982 году. Принцип комбинаторного метода заключается в синтезе многокомпонентной смеси соединений (комбинаторной библиотеки) в единой пошаговой процедуре и в последующем скрининге этой смеси для поиска лекарственных кандидатов или других полезных соединений также в рамках одного процесса. Наиболее важным новшеством комбинаторного метода является использование смесей в синтезе и скрининге, что обеспечивает высокую производительность процесса. Публикации, раскрывающие мотивацию, стоявшую за изобретением, появились в 2002 году.
Введение
Синтез молекул в комбинаторном подходе может быстро приводить к получению большого числа молекул. Например, молекула с тремя точками вариабельности (R1, R2 и R3) может генерировать возможных структур, где , , и – это числа различных используемых заместителей. Истоки этого подхода можно увидеть еще в 1960-х годах, когда исследователь из Университета Рокфеллера, Брюс Меррифилд, начал изучать твердофазный синтез пептидов. В современном виде комбинаторная химия, вероятно, оказала наибольшее влияние на фармацевтическую индустрию. Исследователи, стремящиеся оптимизировать профиль активности соединения, создают «библиотеку» множества различных, но родственных соединений. Достижения в области робототехники привели к промышленному подходу к комбинаторному синтезу, позволяющему компаниям регулярно производить более 100 000 новых и уникальных соединений в год. Для работы с огромным количеством структурных возможностей исследователи часто создают «виртуальную библиотеку» – вычислительное перечисление всех возможных структур данного фармакофора со всеми доступными реагентами. Такая библиотека может состоять из тысяч до миллионов «виртуальных» соединений. Исследователь выбирает подмножество «виртуальной библиотеки» для фактического синтеза, основываясь на различных расчетах и критериях (см. ADME, вычислительную химию и QSAR).
Малые молекулы
В процессе поиска лекарственных средств синтез и биологическая оценка малых молекул, представляющих интерес, обычно являются длительным и трудоемким процессом. Комбинаторная химия появилась в последние десятилетия как подход к быстрому и эффективному синтезу большого числа потенциальных кандидатов в лекарственные препараты на основе малых молекул. В типичном синтезе в конце синтетической схемы получается только одна целевая молекула, при этом каждый этап синтеза дает только один продукт. В комбинаторном синтезе, используя только один исходный материал, можно синтезировать большую библиотеку молекул, используя идентичные условия реакции, которые затем можно проверить на биологическую активность. Этот пул продуктов затем разделяют на три равные части, каждая из которых содержит один из трех продуктов, после чего каждый из этих трех отдельных пулов подвергают реакции с другой единицей реагента B, C или D, получая 9 уникальных соединений из предыдущих 3. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет добавлено необходимое количество строительных блоков, генерируя множество соединений. При синтезе библиотеки соединений многоступенчатым синтезом необходимо использовать эффективные методы реакций, и если после каждого этапа реакции используются традиционные методы очистки, то снизятся выход и эффективность. Твердофазный синтез предлагает потенциальные решения для устранения необходимости в типичных стадиях тушения и очистки, часто используемых в синтетической химии. Как правило, исходная молекула присоединяется к твердому носителю (обычно нерастворимому полимеру), затем проводятся дополнительные реакции, и конечный продукт очищается и затем отщепляется от твердого носителя. Поскольку молекулы, представляющие интерес, прикреплены к твердой опоре, очистку после каждой реакции можно сократить до одного этапа фильтрации/промывки, что устраняет необходимость в трудоемких операциях жидкостно-жидкостной экстракции и испарения растворителя, которые обычно используются в синтетической химии. Кроме того, используя гетерогенные реагенты, можно использовать избыток реагентов для завершения вялотекущих реакций, что может еще больше повысить выход. Избыток реагентов можно просто смыть без необходимости дополнительных этапов очистки, таких как хроматография. За прошедшие годы были разработаны различные методы для совершенствования использования твердофазного органического синтеза в комбинаторной химии, включая усилия по повышению простоты синтеза и очистки, а также нетрадиционные методы характеристики промежуточных продуктов. Хотя в большинстве примеров, описанных здесь, гетерогенные реакционные среды используются на каждом этапе реакции, Бут и Ходжес приводят ранний пример использования твердофазных реагентов только на стадии очистки традиционных синтезов в растворе. По их мнению, химия в растворе имеет преимущество в виде отсутствия необходимости в реакциях присоединения и отщепления, необходимых для закрепления и удаления молекул из смол, а также устраняет необходимость воссоздания твердофазных аналогов известных реакций в растворе. Единственный этап очистки в конце синтеза позволяет удалить одну или несколько примесей, при условии, что известна химическая структура нежелательной примеси. Хотя использование твердофазных реагентов значительно упрощает синтез соединений, многие комбинаторные синтезы требуют нескольких этапов, каждый из которых все еще требует некоторой формы очистки. Армстронг и др. описывают однореакторный метод создания комбинаторных библиотек, называемый многокомпонентными конденсациями (МКК). В этой схеме три или более реагента реагируют таким образом, что каждый реагент включается в конечный продукт за один этап, что устраняет необходимость в многоступенчатом синтезе, включающем многочисленные этапы очистки. В МКК не требуется деконволюция для определения биологически активных соединений, поскольку каждый синтез в массиве дает только один продукт, поэтому идентичность соединения должна быть однозначно известна. В другом синтезе массивов Стил сгенерировал большую библиотеку олигопептидов с помощью раздельного синтеза. Недостатком создания тысяч соединений является сложность определения структуры образовавшихся соединений. Их решение — использовать молекулярные метки, когда крошечное количество (1 пмоль/бусина) красителя присоединяется к бусинам, и идентичность определенной бусины определяется путем анализа присутствующих на бусине меток. Несмотря на то, что присоединение меток облегчает идентификацию рецепторов, индивидуальная проверка каждого соединения на способность связываться с рецептором была бы невозможна, поэтому краситель был присоединен к каждому рецептору, так что только те рецепторы, которые связываются со своим субстратом, изменяют цвет. Когда необходимо провести много реакций в массиве (например, 96 реакций, описанных в одном из МКК-массивов Армстронга), некоторые трудоемкие аспекты синтеза можно автоматизировать для повышения эффективности. Эта работа, "метод DIVERSOMER", была впервые разработана в Parke Davis в начале 1990-х годов для проведения до 40 химических реакций параллельно. Эти усилия привели к первому коммерчески доступному оборудованию для комбинаторной химии (синтезатор Diversomer, продаваемый Chemglass) и первому использованию робототехники для дозирования жидкостей в химической лаборатории. Этот метод использует устройство, которое автоматизирует загрузку и промывку смолы, а также мониторинг цикла реакции и очистку, и демонстрирует осуществимость своего метода и аппарата, используя его для синтеза различных классов молекул, таких как гидантоины и бензодиазепины, проводя 8 или 40 отдельных реакций параллельно. Эта и несколько других новаторских работ в области комбинаторной химии были представлены в качестве "классических" работ в этой области в 1999 году. Часто невозможно использовать дорогостоящее оборудование, и Швабахер и др. описывают простой метод объединения параллельного синтеза членов библиотеки и оценки целых библиотек соединений. В их методе нить, разделенная на разные области, оборачивается вокруг цилиндра, где к каждой области затем присоединяется другой реагент, содержащий только один вид. Затем нить снова разделяют и оборачивают вокруг цилиндра другого размера, и этот процесс повторяется. Преимущество этого метода заключается в том, что идентичность каждого продукта можно определить просто по его местоположению вдоль нити, а соответствующая биологическая активность определяется преобразованием Фурье сигналов флуоресценции. В большинстве синтезов, описанных здесь, необходимо присоединять и отсоединять исходный реагент к/от твердой опоры. Это может привести к образованию гидроксильной группы, которая потенциально может повлиять на биологическую активность целевого соединения. Эллман использует твердофазные носители в многоступенчатой схеме синтеза для получения 192 отдельных производных 1,4-бензодиазепина, которые являются хорошо известными терапевтическими агентами. Чтобы исключить возможность вмешательства потенциальной гидроксильной группы, используется новый метод с использованием химии силиларила для присоединения молекул к твердой опоре, который отщепляется от опоры и не оставляет следов линкера. При закреплении молекулы на твердой опоре промежуточные продукты нельзя выделить друг от друга без отщепления молекулы от смолы. Поскольку многие традиционные методы характеризации, используемые для отслеживания хода реакции и подтверждения структуры продукта, основаны на растворах, необходимо использовать другие методы. Спектроскопия 13C ЯМР в гелевой фазе, масс-спектрометрия MALDI и ИК-спектроскопия использовались для подтверждения структуры и мониторинга хода твердофазных реакций. Гордон и др. описывают несколько примеров использования иминов и пептидильных фосфонатов для создания комбинаторных библиотек малых молекул.
small molecule drug candidates. In a typical synthesis, only a single target molecule is produced at the end of a synthetic scheme, with each step in a synthesis producing only a single product. In a combinatorial synthesis, when using only single starting material, it is possible to synthesize a large library of molecules using identical reaction conditions that can then be screened for their biological activity. This pool of products is then split into three equal portions containing each of the three products, and then each of the three individual pools is then reacted with another unit of reagent B, C, or D, producing 9 unique compounds from the previous 3. This process is then repeated until the desired number of building blocks is added, generating many compounds. When synthesizing a library of compounds by a multi step synthesis, efficient reaction methods must be employed, and if traditional purification methods are used after each reaction step, yields and efficiency will suffer. Solid phase synthesis offers potential solutions to obviate the need for typical quenching and purification steps often used in synthetic chemistry. In general, a starting molecule is adhered to a solid support (typically an insoluble polymer), then additional reactions are performed, and the final product is purified and then cleaved from the solid support. Since the molecules of interest are attached to a solid support, it is possible to reduce the purification after each reaction to a single filtration/wash step, eliminating the need for tedious liquid liquid extraction and solvent evaporation steps that most synthetic chemistry involves. Furthermore, by using heterogeneous reactants, excess reagents can be used to drive sluggish reactions to completion, which can further improve yields. Excess reagents can simply be washed away without the need for additional purification steps such as chromatography. Over the years, a variety of methods have been developed to refine the use of solid phase organic synthesis in combinatorial chemistry, including efforts to increase the ease of synthesis and purification, as well as non traditional methods to characterize intermediate products. Although
the majority of the examples described here will employ heterogeneous reaction media in every reaction step, Booth and Hodges provide an early example of using solid supported reagents only during the purification step of traditional solution phase syntheses. In their view,
solution phase chemistry offers the advantages of avoiding attachment and cleavage reactions necessary to anchor and remove molecules to resins as well as eliminating the need to recreate solid phase analogues of established solution phase reactions. The single purification step at the end of a synthesis allows one or more impurities to be removed, assuming the chemical structure of the offending impurity is known. While the use of solid supported reagents greatly simplifies the synthesis of compounds, many combinatorial syntheses require multiple steps, each of which still requires some form of purification. Armstrong, et al. describe a one pot method for generating combinatorial libraries, called multiple component condensations (MCCs). In this scheme, three or more reagents react such that each reagent is incorporated into the final product in a single step, eliminating the need for a multi step synthesis that involves many purification steps. In MCCs, there is no deconvolution required to determine which compounds are biologically active because each synthesis in an array has only a single product, thus the identity of the compound should be unequivocally known. In another array synthesis, Still generated a large library of oligopeptides by split synthesis. The drawback to making many thousands of compounds is that it is difficult to determine the structure of the formed compounds. Their solution is to use molecular tags, where a tiny amount (1 pmol/bead) of a dye is attached to the beads, and the identity of a certain bead can be determined by analyzing which tags are present on the bead. Despite how easy attaching tags makes identification of receptors, it would be quite impossible to individually screen each compound for its receptor binding ability, so a dye was attached to each receptor, such that only those receptors that bind to their substrate produce a color change. When many reactions need to be run in an array (such as the 96 reactions described in one of Armstrong's MCC arrays), some of the more tedious aspects of synthesis can be automated to improve efficiency. This work, the "DIVERSOMER method" was pioneered at Parke Davis in the early 1990s to run up to 40 chemical reactions in parallel. These efforts led to the first commercially available equipment for combinatorial chemistry (Diversomer synthesizer which was sold by Chemglass) and the first use of liquid handling robotics within a chemistry labortory. This method uses a device that automates the resin loading and wash cycles, as well as the reaction cycle monitoring and purification, and demonstrates the feasibility of their method and apparatus by using it to synthesize a variety of molecule classes, such as hydantoins and benzodiazepines, running 8 or 40 individual reactions in parallel. This and several other pioneering efforts in combinatorial chemistry were featured as "classical" papers in the field in 1999. Oftentimes, it is not possible to use expensive equipment, and Schwabacher, et al. describe a simple method of combining parallel synthesis of library members and evaluation of entire libraries of compounds. In their method, a thread that is partitioned into different regions is wrapped around a cylinder, where a different reagent is then coupled to each region which bears only a single species. The thread is then re divided and wrapped around a cylinder of a different size, and this process is then repeated. The beauty of this method is that the identity of each product can be known simply by its location along the thread, and the corresponding biological activity is identified by Fourier transformation of fluorescence signals. In most of the syntheses described here, it is necessary to attach and remove the starting reagent to/from a solid support. This can lead to the generation of a hydroxyl group, which can potentially affect the biological activity of a target compound. Ellman uses solid phase supports in a multi step synthesis scheme to obtain 192 individual 1,4 benzodiazepine derivatives, which are well known therapeutic agents. To eliminate the possibility of potential hydroxyl group interference, a novel method using silyl aryl chemistry is used to link the molecules to the solid support which cleaves from the support and leaves no trace of the linker. When anchoring a molecule to a solid support, intermediates cannot be isolated from one another without cleaving the molecule from the resin. Since many of the traditional characterization techniques used to track reaction progress and confirm product structure are solution based,
different techniques must be used. Gel phase 13 C NMR spectroscopy, MALDI mass spectrometry, and IR spectroscopy have been used to confirm structure and monitor the progress of solid phase reactions. Gordon et al., describe several case studies that utilize imines and peptidyl phosphonates to generate combinatorial libraries of small molecules.
Деконвольв библиотеки отделился от твердой поддержки
Если синтезированные молекулы комбинаторной библиотеки отщепляют от твердой фазы, образуется растворимая смесь. В таком растворе могут содержаться миллионы различных соединений. Когда этот метод синтеза был разработан, поначалу казалось невозможным идентифицировать молекулы и находить соединения с полезными свойствами. Однако для решения этой проблемы были разработаны стратегии идентификации полезных компонентов. Все эти стратегии основаны на синтезе и тестировании частичных библиотек. Самая ранняя итеративная стратегия описана в вышеупомянутом документе Фурки, зарегистрированном в 1982 году.
Рекурсивная деконволяция
Метод иллюстрируется на рисунке. Пептидная библиотека из 27 членов синтезируется из трех аминокислот. После первого (А) и второго (Б) циклов образцы отбирались до смешивания. Продукты третьего цикла (С) расщепляются перед смешиванием, а затем тестируются на активность. Предположим, группа, обозначенная знаком "+", является активной. Все члены библиотеки содержат красную аминокислоту в последней позиции конденсации (CP). Следовательно, активный член также содержит красную аминокислоту в последней CP. Затем красная аминокислота присоединяется к трем образцам, отобранным после второго цикла (Б), для получения образцов D. После расщепления формируются три образца E. Если после тестирования образец, отмеченный знаком "+", оказывается активным, это указывает на то, что синяя аминокислота занимает вторую CP в активном компоненте. Затем к трем образцам А сначала присоединяют синюю, а затем красную аминокислоту (F), после чего снова проводят тестирование после расщепления (G). Если компонент "+" оказывается активным, определяется последовательность активного компонента и отображается в H.
Позиционное сканирование
Позиционное сканирование было введено независимо группами Фурки и др. и Pinilla et al. Метод основан на синтезе и тестировании серий подбиблиотек, в которых определенная позиция в последовательности занята одной и той же аминокислотой. На рисунке показаны девять подбиблиотек (B1–D3) полной пептидной тримерной библиотеки (A), состоящей из трех аминокислот. В подбиблиотеках есть позиция, которая во всех компонентах занята одной и той же аминокислотой. При синтезе подбиблиотеки носитель не разделяют и к всей пробе присоединяют только одну аминокислоту. В результате, в каждом компоненте одна позиция действительно занята одной и той же аминокислотой. Например, в подбиблиотеке B2 позиция 2 занята "желтой" аминокислотой во всех девяти компонентах. Если эта подбиблиотека дает положительный результат в скрининговом тесте, это означает, что позиция 2 в активном пептиде также занята "желтой" аминокислотой. Аминокислотную последовательность можно определить, протестировав все девять (или иногда меньше) подбиблиотек.
Библиотеки пропусков
В библиотеках пропусков определенная аминокислота отсутствует во всех пептидах смеси. На рисунке показана полная библиотека и три библиотеки пропусков. Вверху указаны пропущенные аминокислоты. Если библиотека пропусков дает отрицательный результат, то пропущенная аминокислота присутствует в активном компоненте.
Деконволирование привязанных комбинаторных библиотек
Если пептиды не отщеплены от твердой фазы, мы имеем дело со смесью частиц, каждая из которых содержит один пептид. Смит и его коллеги ранее показали, что пептиды можно тестировать и в прикрепленном состоянии. Этот подход также использовался при скрининге пептидных библиотек. Библиотека пептидов, прикрепленных к частицам, была протестирована с растворенным целевым белком. Частицы, к которым белок присоединился, отбирались, белок удалялся с частицы, а затем прикрепленный пептид идентифицировался путем секвенирования. Тейлор и Моркен использовали несколько иной подход. Они использовали инфракрасную термографию для идентификации катализаторов в библиотеках, не содержащих пептиды. Метод основан на тепле, выделяющемся в частицах, содержащих катализатор, при погружении прикрепленной библиотеки в раствор субстрата. При исследовании частиц с помощью инфракрасного микроскопа частицы, содержащие катализатор, проявляются как яркие точки и могут быть отобраны.
Кодированные комбинаторные библиотеки
Если мы имеем дело с непептидной библиотекой органических соединений, то определить идентичность содержимого бусины не так просто, как в случае с пептидной библиотекой. Для того, чтобы обойти эту трудность, были разработаны методы присоединения к бусинам, параллельно с синтезом библиотеки, молекул, кодирующих структуру соединения, сформированного на бусине. Ольмайер и его коллеги опубликовали метод двоичного кодирования. Они использовали смеси из 18 маркирующих молекул, которые после отщепления от бусин можно было идентифицировать с помощью газовой хроматографии с электронным захватом. Саркар и соавторы описали хиральные олигомеры пентеноиновых амидов (COPA), которые могут быть использованы для создания массово-кодированных библиотек OBOC. Керр и соавторы представили инновационный метод кодирования: к бусинам был присоединен ортогонально защищенный, удаляемый бифункциональный линкер. Один конец линкера использовался для присоединения не-естественных строительных блоков библиотеки, а к другому концу присоединялись кодирующие аминокислотные триплеты. Строительными блоками были не-естественные аминокислоты, и последовательность их кодирующих аминокислотных триплетов можно было определить методом Эдмана. Важным аспектом такого кодирования была возможность отщепления от бусин членов библиотеки вместе с прикрепленными кодирующими метками, формируя растворимую библиотеку. Такой же подход использовался Николаевым и соавторами для кодирования пептидами. В 1992 году Бреннер и Лернер предложили использовать последовательности ДНК для кодирования бусин твердой фазы, что оказалось наиболее успешным методом кодирования. Нильсен, Бреннер и Янда также использовали подход Керра для реализации кодирования ДНК. В последнее время достигнуты важные успехи в секвенировании ДНК. Технологии нового поколения позволяют секвенировать большое количество образцов параллельно, что очень важно при скрининге библиотек, закодированных ДНК. Еще одним нововведением, способствовавшим успеху кодирования ДНК, стало то, что в 2000 году Халпин и Харбери отказались от твердой фазы в синтезе с разделением и объединением (split-mix) библиотек, закодированных ДНК, заменив ее кодирующими олигомерами ДНК. В синтезе с разделением и объединением на твердой фазе количество компонентов библиотеки не может превышать количество бусин носителя. Новый подход авторов устранил это ограничение и позволил готовить новые соединения практически в неограниченном количестве. Например, датская компания Nuevolution синтезировала библиотеку ДНК, содержащую 40 триллионов компонентов! Библиотеки, закодированные ДНК, растворимы, что позволяет применять эффективное аффинное связывание при скрининге. Некоторые авторы используют аббревиатуру DEL для обозначения комбинаторных библиотек, закодированных ДНК, другие – DECL. Последняя аббревиатура представляется более удачной, поскольку в ней четко выражена комбинаторная природа этих библиотек. В первом десятилетии нынешнего тысячелетия было представлено и описано несколько типов комбинаторных библиотек, закодированных ДНК. Эти библиотеки успешно применяются в исследованиях лекарственных препаратов. Синтез комбинаторных библиотек на основе ДНК-матрицы, описанный в 2001 году Гартнером и соавторами. Двойные фармакофорные комбинаторные библиотеки, закодированные ДНК, изобретенные в 2004 году Млеко и соавторами. Кодированная последовательностью маршрутизация, опубликованная Харбери, Халпином и Харбери в 2004 году. Комбинаторные библиотеки, закодированные ДНК одного фармакофора, представленные в 2008 году Маноччи и соавторами. Комбинаторные библиотеки, закодированные ДНК, сформированные с использованием реактора йоктолитрового масштаба, опубликованные Хансеном и соавторами в 2009 году. Подробности об их синтезе и применении можно найти на странице, посвященной химическим библиотекам, закодированным ДНК. Растворимые комбинаторные библиотеки, закодированные ДНК, также имеют недостатки. Прежде всего, теряется преимущество, связанное с использованием твердой фазы. Кроме того, полиионный характер кодирующих цепей ДНК ограничивает использование неводных растворителей в синтезе. Поэтому многие лаборатории предпочитают разрабатывать реакции, совместимые с ДНК, для использования в синтезе DECL. Достаточное количество таких реакций уже описано.
In the latest period of time there were important advancements in DNA sequencing. The next generation techniques make it possible to sequence large number of samples in parallel that is very important in screening of DNA encoded libraries. There was another innovation that contributed to the success of DNA encoding. In 2000 Halpin and Harbury omitted the solid support in the split mix synthesis of the DNA encoded combinatorial libraries and replaced it by the encoding DNA oligomers. In solid phase split and pool synthesis the number of components of libraries can't exceed the number of the beads of the support. By the novel approach of the authors, this restraint was eliminated and made it possible to prepare new compounds in practically unlimited number. The Danish company Nuevolution for example synthesized a DNA encoded library containing 40 trillion! components
The DNA encoded libraries are soluble that makes possible to apply the efficient affinity binding in screening. Some authors apply the DEL for acromim of DNA encoded combinatorial libraries others are using DECL. The latter seems better since in this name the combinatorial nature of these libraries is clearly expressed. Several types of DNA encoded combinatorial libraries had been introduced and described in the first decade of the present millennium. These libraries are very successfully applied in drug research. DNA templated synthesis of combinatorial libraries described in 2001 by Gartner et al. Dual pharmacophore DNA encoded combinatorial libraries invented in 2004 by Mlecco et al. Sequence encoded routing published by Harbury Halpin and Harbury in 2004. Single pharmacophore DNA encoded combinatorial libraries introduced in 2008 by Manocci et al. DNA encoded combinatorial libraries formed by using yoctoliter scale reactor published by Hansen et al. in 2009
Details are found about their synthesis and application in the page DNA encoded chemical library. The DNA encoded soluble combinatorial libraries have drawbacks, too. First of all the advantage coming from the use of solid support is completely lost. In addition, the polyionic character of DNA encoding chains limits the utility of non aqueous solvents in the synthesis. For this reason many laboratories choose to develop DNA compatible reactions for use in the synthesis of DECLs. Quite a few of available ones are already described
Материаловедение
Наука о материалах применяет методы комбинаторной химии для поиска новых материалов. Пионерами в этой области стали П. Г. Шульц и его коллеги в середине 1990-х годов, работавшие с люминесцентными материалами, полученными методом совместного осаждения элементов на кремниевую подложку. Однако, еще в 1970 году Дж. Дж. Ханак предвосхитил эту работу, но в то время не хватало компьютерных и роботизированных инструментов для широкого распространения метода. Исследования продолжаются как в академических группах, так и в компаниях с масштабными программами исследований и разработок (Symyx Technologies, GE, Dow Chemical и др.). Эта техника широко используется в катализе, для создания покрытий, в электронике и многих других областях. Для обработки, управления и хранения огромных объемов генерируемых данных критически важно применение соответствующих инструментов информатики. Также были разработаны новые методы планирования экспериментов, позволяющие эффективно исследовать большие экспериментальные пространства, доступные при использовании комбинаторных методов.
Библиотеки, ориентированные на разнообразие
Несмотря на то, что комбинаторная химия является важной частью процесса раннего поиска лекарственных средств уже более двух десятилетий, на сегодняшний день только одно химическое вещество, синтезированное de novo с использованием комбинаторной химии, было одобрено FDA для клинического применения (сорафениб, мульти-киназный ингибитор, применяемый при распространенном раке почек). Анализ невысокой эффективности данного подхода показал, что это может быть связано с относительно ограниченным химическим пространством, охватываемым продуктами комбинаторной химии. Сравнение свойств соединений в комбинаторных библиотеках со свойствами одобренных лекарственных средств и природных соединений, проведенное Feher и Schmidt, позволило предположить, что эффективность комбинаторной химии можно повысить за счет увеличения химического разнообразия скрининговых библиотек. Поскольку хиральность и жесткость – две наиболее важные характеристики, отличающие одобренные лекарства и природные соединения от соединений в комбинаторных библиотеках, именно этим двум аспектам уделяется особое внимание в так называемых библиотеках, ориентированных на разнообразие, то есть в коллекциях соединений, целью которых является охват химического пространства, а не просто создание огромного количества соединений.
Подкласс классификации патентов
В 8-м издании Международной патентной классификации (МПК), вступившем в силу 1 января 2006 года, был создан специальный подкласс для заявок на патенты и патентов, относящихся к изобретениям в области комбинаторной химии: "C40B".