Химиците откриват невъзможни молекули, които нарушават вековни правила за свързване

Химиците откриват невъзможни молекули, които нарушават вековни правила за свързване

Имайки го за първи път химик създаде клас молекули, считани преди това за твърде нестабилни, за да съществуват, и ги използва за създаване на екзотични съединения 1. Учените казват, че тези прословути молекули, известни като анти-Bredt олефини (ABO), предлагат нов път за синтезиране на предизвикателни кандидати за лекарства.

Работата се нарича „новаторски принос“, казва Крейг Уилямс, химик от Университета на Куинсланд в Бризбейн, Австралия. Резултатите са публикувани в списание Science.

Органични молекули, които въглерод обикновено приемат специфични форми, които зависят от начина, по който атомите са свързани един с друг. Например олефини, известни също като алкени - въглеводороди, които често се използват в реакции за Разработване на лекарства се използват – една или повече двойни връзки между два въглеродни атома, което води до подреждане на атомите в равнина.

Правилото на Бред, което е известно от 100 години и е публикувано през 1924 г Органичен химик Джулиус Бред заявява, че в малки молекули, състоящи се от два атома, споделящи атоми, какъвто е случаят с някои алкени, двойни връзки не могат да възникнат между два въглеродни атома в кръстовището на пръстените. Това е така, защото връзките биха принудили молекулата да придобие сложна, напрегната 3D форма, която я прави силно реактивна и нестабилна, казва съавторът на изследването Нийл Гарг, химик от Калифорнийския университет в Лос Анджелис. „И все пак 100 години по-късно хората все още биха казали, че подобни структури са забранени или твърде нестабилни за изграждане“, казва той.

Въпреки че правилото е заложено в книгите по химия, това не е спряло изследователите да се опитват да го нарушат. Предишни изследвания показват, че е възможно да се създадат ABO, които имат двойна връзка между въглеродните атоми на кръстовището 2. Опитите да се синтезират в пълната им форма обаче бяха неуспешни, тъй като условията на реакцията бяха твърде сурови, казва Гарг.

В последния експеримент Гарг и колегите му третираха предварително съединение с източник на флуорид, за да предизвикат по-мека "реакция на елиминиране", която премахва групи от атоми от молекулите. Това доведе до молекула, която имаше характерната ABO двойна връзка. Когато изследователите добавиха различни улавящи агенти - химикали, които улавят нестабилни молекули по време на реакцията - те успяха да произведат няколко сложни съединения, които могат да бъдат изолирани. Това предполага, че реакциите на ABO с различни агенти за улавяне могат да бъдат използвани за синтезиране на 3D молекули, които са полезни за проектиране на нови лекарства, казва Гарг.

За разлика от типичните алкени, ABO са хирални съединения - молекули, които не съвпадат напълно с огледалния си образ. Гарг и колегите му синтезираха и уловиха обогатен на енантио ABO, което означава, че генерираха повече от една двойка огледални образи, отколкото друга. Този резултат предполага, че ABO могат да се използват като нетрадиционни градивни елементи за обогатени с енантио съединения, които се използват широко във фармацевтиката.

Chuang-Chuang Li, химик в Южния университет за наука и технологии в Шенжен, Китай, казва, че този подход може да се използва за изследване на иновативни синтетични пътища за други предизвикателни молекули, като лекарството за химиотерапия паклитаксел (продавано като Taxol) - сложна молекула с много пръстени, която е трудна за производство в лаборатория. „Това е ценен и надежден метод“, казва Ли.

Гарг и неговият екип проучват по-нататъшни реакции с ABOs и изследват как могат да бъдат синтезирани други молекули с привидно невъзможни структури. „Можем да мислим малко по-креативно“, казва той.

1. McDermott, L. et al. Наука 386, eadq3519 (2024).

   статия
   Google Наука

2. Chan, T.H. & Massuda, D.J.Am. Chem. Soc 99 (1977).

   Google Наука

Изтегляне на препратки