Chemici objevují nemožné molekuly, které porušují staletí stará pravidla spojování

Chemici objevují nemožné molekuly, které porušují staletí stará pravidla spojování

Mít to poprvé chemik vytvořil třídu molekul, které byly dříve považovány za příliš nestabilní na to, aby existovaly, a použil je k vytvoření exotických sloučenin 1. Vědci tvrdí, že tyto notoricky známé molekuly, známé jako anti-Bredtovy olefiny (ABO), nabízejí novou cestu k syntéze náročných kandidátů na léky.

Práce se nazývá „přelomový příspěvek“, říká Craig Williams, chemik z University of Queensland v Brisbane v Austrálii. Výsledky byly publikovány v časopise Science.

Organické molekuly, které uhlík typicky nabývají specifických forem, které závisí na způsobu, jakým jsou atomy navzájem spojeny. Například olefiny, také známé jako alkeny - uhlovodíky, které se často používají v reakcích pro Vývoj léků se používají – jedna nebo více dvojných vazeb mezi dvěma atomy uhlíku, což vede k uspořádání atomů do roviny.

Bredtovo pravidlo, které je známé již 100 let a bylo zveřejněno v roce 1924 Organický chemik Julius Bredt uvádí, že v malých molekulách sestávajících ze dvou atomů sdílejících atomy, jako je tomu u některých alkenů, se nemohou vyskytovat dvojné vazby mezi dvěma atomy uhlíku na spoji kruhů. Je to proto, že vazby by přinutily molekulu do komplikovaného, ​​napjatého 3D tvaru, který ji činí vysoce reaktivní a nestabilní, říká spoluautor studie Neil Garg, chemik z University of California v Los Angeles. „Přesto o 100 let později by lidé stále říkali, že takové stavby jsou zakázané nebo příliš nestabilní na to, aby se daly stavět,“ říká.

Ačkoli je toto pravidlo zakotveno v knihách o chemii, nezabránilo výzkumníkům ve snaze je porušit. Předchozí výzkum naznačil, že je možné vytvořit ABO, které mají dvojnou vazbu mezi atomy uhlíku na spojnici 2. Nicméně pokusy syntetizovat je v jejich úplné podobě byly neúspěšné, protože reakční podmínky byly příliš drsné, říká Garg.

V nejnovějším experimentu Garg a jeho kolegové ošetřili předsloučeninu zdrojem fluoridu, aby vyvolali mírnější "eliminační reakci", která odstraňuje skupiny atomů z molekul. To vedlo k molekule, která měla charakteristickou dvojnou vazbu ABO. Když vědci přidali různá zachycovací činidla - chemikálie, které během reakce zachycují nestabilní molekuly - byli schopni vytvořit několik komplexních sloučenin, které bylo možné izolovat. To naznačuje, že reakce ABO s různými zachycovacími činidly mohou být použity k syntéze 3D molekul, které jsou užitečné pro navrhování nových léků, říká Garg.

Na rozdíl od typických alkenů jsou ABO chirální sloučeniny - molekuly, které dokonale neodpovídají svému zrcadlovému obrazu. Garg a jeho kolegové syntetizovali a zachytili enantio-obohacený ABO, což znamená, že vytvořili více jednoho zrcadlového páru než druhého. Tento výsledek naznačuje, že ABO by mohly být použity jako nekonvenční stavební kameny pro enantiomerně obohacené sloučeniny, které jsou široce používány ve farmacii.

Chuang-Chuang Li, chemik na Southern University of Science and Technology v Shenzhen, Čína, říká, že tento přístup by mohl být použit k prozkoumání inovativních syntetických cest pro další náročné molekuly, jako je chemoterapeutický lék paclitaxel (prodávaný jako Taxol) - komplexní molekula s mnoha kruhy, kterou je obtížné vyrobit v laboratoři. "Je to cenná a spolehlivá metoda," říká Li.

Garg a jeho tým zkoumají další reakce s ABO a zkoumají, jak lze syntetizovat další molekuly se zdánlivě nemožnými strukturami. „Můžeme myslet trochu kreativněji,“ říká.

1. McDermott, L. a kol. Science 386, eadq3519 (2024).

   Článek
   Google Scholar

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

   Google Scholar

Stáhněte si reference