Kemistit löytävät mahdottomia molekyylejä, jotka rikkovat vuosisatoja vanhoja sitoutumissääntöjä

Kemistit löytävät mahdottomia molekyylejä, jotka rikkovat vuosisatoja vanhoja sitoutumissääntöjä

Ottaa sen ensimmäistä kertaa kemisti loi luokan molekyylejä, joita pidettiin aiemmin liian epävakaina ollakseen olemassa, ja käytti niitä eksoottisten yhdisteiden luomiseen 1. Tiedemiehet sanovat, että nämä pahamaineiset molekyylit, jotka tunnetaan anti-Bredt-olefiineina (ABO), tarjoavat uuden tavan syntetisoida haastavia lääkekandidaatteja.

Työtä kutsutaan "uraauurtavaksi panokseksi", sanoo Craig Williams, kemisti Queenslandin yliopistosta Brisbanessa, Australiassa. Tulokset julkaistiin Science-lehdessä.

Orgaaniset molekyylit, jotka hiili Ottavat tyypillisesti erityisiä muotoja, jotka riippuvat tavasta, jolla atomit ovat yhteydessä toisiinsa. Esimerkiksi olefiinit, jotka tunnetaan myös alkeeneina - hiilivedyt, joita käytetään usein reaktioissa Lääkekehitys käytetään – yksi tai useampi kaksoissidos kahden hiiliatomin välillä, mikä johtaa atomien sijoittumiseen tasoon.

Bredtin sääntö, joka on ollut tiedossa 100 vuotta ja julkaistiin vuonna 1924 Orgaaninen kemisti Julius Bredt toteaa, että pienissä molekyyleissä, jotka koostuvat kahdesta yhteisestä atomista, kuten joidenkin alkeenien kohdalla, kaksoissidoksia ei voi esiintyä kahden hiiliatomin välillä renkaiden risteyksessä. Tämä johtuu siitä, että sidokset pakottaisivat molekyylin monimutkaiseen, jännittyneeseen 3D-muotoon, mikä tekee siitä erittäin reaktiivisen ja epävakaan, sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Neil Garg, kemisti Kalifornian yliopistosta Los Angelesista. "Mutta 100 vuotta myöhemmin ihmiset sanovat edelleen, että tällaiset rakenteet ovat kiellettyjä tai liian epävakaita rakentaa", hän sanoo.

Vaikka sääntö on kirjattu kemiankirjoihin, se ei ole estänyt tutkijoita yrittämästä rikkoa sitä. Aiemmat tutkimukset ehdottivat, että on mahdollista luoda ABO:ita, joissa on kaksoissidos hiiliatomien välillä risteyksessä 2. Yritykset syntetisoida niitä täydellisessä muodossaan eivät kuitenkaan onnistuneet, koska reaktio-olosuhteet olivat liian ankarat, Garg sanoo.

Viimeisimmässä kokeessa Garg ja hänen kollegansa käsittelivät esiyhdistettä fluorilähteellä indusoidakseen lievemmän "eliminaatioreaktion", joka poistaa atomiryhmiä molekyyleistä. Tämä johti molekyyliin, jolla oli tyypillinen ABO-kaksoissidos. Kun tutkijat lisäsivät erilaisia ​​vangitsemisaineita - kemikaaleja, jotka vangitsevat epävakaita molekyylejä reaktion aikana - he pystyivät tuottamaan useita monimutkaisia ​​yhdisteitä, jotka voidaan eristää. Tämä viittaa siihen, että ABO:iden reaktioita erilaisten pyydystysaineiden kanssa voidaan käyttää syntetisoimaan 3D-molekyylejä, jotka ovat hyödyllisiä uusien lääkkeiden suunnittelussa, Garg sanoo.

Toisin kuin tyypilliset alkeenit, ABO:t ovat kiraalisia yhdisteitä - molekyylejä, jotka eivät täysin vastaa peilikuvaansa. Garg ja hänen kollegansa syntetisoivat ja vangisivat enantiorikastetun ABO:n, mikä tarkoittaa, että he tuottivat enemmän yhtä peilikuvaparia kuin toista. Tämä tulos viittaa siihen, että ABO:ita voitaisiin käyttää epätavanomaisina rakennuspalikoina enantiorikastetuille yhdisteille, joita käytetään laajalti lääkkeissä.

Chuang-Chuang Li, kemisti Eteläisen tiede- ja teknologiayliopistosta Shenzhenissä, Kiinassa, sanoo, että tätä lähestymistapaa voitaisiin käyttää tutkimaan innovatiivisia synteettisiä reittejä muille haastaville molekyyleille, kuten kemoterapialääkkeelle paklitakseli (markkinoidaan nimellä Taxol) - monimutkainen, monirenkainen molekyyli, jota on vaikea tuottaa laboratoriossa. "Se on arvokas ja luotettava menetelmä", Li sanoo.

Garg ja hänen tiiminsä tutkivat lisää reaktioita ABO:iden kanssa ja kuinka muita molekyylejä, joilla on näennäisesti mahdoton rakenne, voidaan syntetisoida. "Voimme ajatella hieman luovemmin", hän sanoo.

1. McDermott, L. et ai. Science 386, edq3519 (2024).

   Artikla
   Google Scholar

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

   Google Scholar

Lataa viitteitä