Kemičari otkrivaju 'nemoguće' molekule koje krše stoljećima stara pravila povezivanja

Kemičari otkrivaju 'nemoguće' molekule koje krše stoljećima stara pravila povezivanja

Imati ga prvi put kemičar stvorio klasu molekula koje su se prije smatrale previše nestabilnima da bi postojale i upotrijebio ih za stvaranje egzotičnih spojeva 1. Znanstvenici kažu da ove ozloglašene molekule, poznate kao anti-Bredt olefini (ABO), nude novi put za sintezu izazovnih kandidata za lijekove.

Rad se naziva "revolucionarnim doprinosom", kaže Craig Williams, kemičar sa Sveučilišta Queensland u Brisbaneu, Australija. Rezultati su objavljeni u časopisu Science.

Organske molekule koje ugljik obično poprimaju specifične oblike koji ovise o načinu na koji su atomi međusobno povezani. Na primjer, olefini, također poznati kao alkeni - ugljikovodici koji se često koriste u reakcijama za Razvoj lijekova koriste se – jedna ili više dvostrukih veza između dva ugljikova atoma, što dovodi do rasporeda atoma u ravnini.

Bredtovo pravilo, koje je poznato već 100 godina, a objavljeno je 1924. godine Organski kemičar Julius Bredt, navodi da se u malim molekulama koje se sastoje od dva atoma koji dijele atome, kao što je slučaj s nekim alkenima, ne mogu pojaviti dvostruke veze između dva atoma ugljika na spoju prstenova. To je zato što bi veze natjerale molekulu u komplicirani, napeti 3D oblik koji je čini vrlo reaktivnom i nestabilnom, kaže koautor studije Neil Garg, kemičar sa Sveučilišta Kalifornija u Los Angelesu. "Ipak, 100 godina kasnije, ljudi bi i dalje govorili da su takve strukture zabranjene ili previše nestabilne za izgradnju", kaže on.

Iako je pravilo sadržano u knjigama o kemiji, ono nije spriječilo istraživače da ga pokušaju prekršiti. Prethodno istraživanje pokazalo je da je moguće stvoriti ABO koji imaju dvostruku vezu između ugljikovih atoma na spoju 2. Međutim, pokušaji da se sintetiziraju u potpunom obliku bili su neuspješni jer su reakcijski uvjeti bili prestrogi, kaže Garg.

U najnovijem eksperimentu, Garg i njegovi kolege obradili su predspoj s izvorom fluorida kako bi inducirali blažu "reakciju eliminacije" koja uklanja skupine atoma iz molekula. To je rezultiralo molekulom koja je imala karakterističnu ABO dvostruku vezu. Kada su istraživači dodali različite agense za hvatanje - kemikalije koje hvataju nestabilne molekule tijekom reakcije - uspjeli su proizvesti nekoliko složenih spojeva koji se mogu izolirati. Ovo sugerira da se reakcije ABO-a s različitim agensima za hvatanje mogu koristiti za sintetiziranje 3D molekula koje su korisne za dizajniranje novih lijekova, kaže Garg.

Za razliku od tipičnih alkena, ABO su kiralni spojevi - molekule koje ne odgovaraju potpuno svojoj zrcalnoj slici. Garg i njegovi kolege sintetizirali su i uhvatili enantioobogaćeni ABO, što znači da su generirali više jednog para zrcalne slike nego drugog. Ovaj rezultat sugerira da bi se ABO mogli koristiti kao nekonvencionalni građevni blokovi za enantioobogaćene spojeve, koji se naširoko koriste u farmaceutici.

Chuang-Chuang Li, kemičar s Južnog sveučilišta za znanost i tehnologiju u Shenzhenu u Kini, kaže da bi se ovaj pristup mogao koristiti za istraživanje inovativnih sintetskih puteva za druge izazovne molekule, kao što je lijek za kemoterapiju paklitaksel (koji se prodaje kao Taxol) - složena molekula s više prstenova koju je teško proizvesti u laboratoriju. "To je vrijedna i pouzdana metoda", kaže Li.

Garg i njegov tim istražuju daljnje reakcije s ABO-ima i istražuju kako se mogu sintetizirati druge molekule s naizgled nemogućim strukturama. "Možemo razmišljati malo kreativnije", kaže.

1. McDermott, L. i sur. Science 386, eadq3519 (2024).

   Članak
   Google znalac

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

   Google znalac

Preuzmite reference