A kémikusok lehetetlen” molekulákat fedeznek fel, amelyek megszegik az évszázados kötési szabályokat

A kémikusok lehetetlen” molekulákat fedeznek fel, amelyek megszegik az évszázados kötési szabályokat

Most először vegyész létrehozta a molekulák egy osztályát, amelyet korábban túl instabilnak tartottak a létezéshez, és egzotikus vegyületek létrehozására használta őket 1. A tudósok szerint ezek a hírhedt molekulák, az anti-Bredt olefinek (ABO-k), új utat kínálnak a kihívást jelentő gyógyszerjelöltek szintetizálására.

A munkát „úttörő hozzájárulásnak” nevezik – mondja Craig Williams, az ausztráliai Brisbane-i Queenslandi Egyetem vegyésze. Az eredményeket a Science folyóiratban tették közzé.

Szerves molekulák, amelyek szén jellemzően meghatározott formákat öltenek, amelyek attól függnek, hogy az atomok hogyan kapcsolódnak egymáshoz. Például az olefinek, más néven alkének - szénhidrogének, amelyeket gyakran használnak reakciókban a Gyógyszerfejlesztés használatosak – egy vagy több kettős kötés két szénatom között, ami az atomok síkbeli elrendezéséhez vezet.

A 100 éve ismert Bredt-szabály 1924-ben jelent meg Szerves vegyész Julius Bredt kijelenti, hogy a kis molekulákban, amelyek két atomból állnak, amelyek közös atomokat tartalmaznak, mint például néhány alkének esetében, a gyűrűk találkozásánál lévő két szénatom között nem jöhet létre kettős kötés. Ennek az az oka, hogy a kötések bonyolult, feszült 3D-s formába kényszerítenék a molekulát, ami rendkívül reaktívvá és instabillá teszi – mondja Neil Garg, a tanulmány társszerzője, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem vegyésze. „100 évvel később az emberek még mindig azt mondanák, hogy az ilyen építményeket tilos vagy túl instabil építeni” – mondja.

Bár a szabályt a kémiakönyvek rögzítik, ez nem akadályozta meg a kutatókat abban, hogy megpróbálják megszegni. Korábbi kutatások azt sugallták, hogy lehetséges olyan ABO-kat létrehozni, amelyek kettős kötést tartalmaznak a szénatomok között a csomópontban 2. A teljes formájukban való szintetizálásukra tett kísérletek azonban sikertelenek voltak, mert a reakciókörülmények túlságosan zordak voltak, mondja Garg.

A legújabb kísérletben Garg és munkatársai egy elővegyületet fluoridforrással kezeltek, hogy enyhébb "eliminációs reakciót" váltsanak ki, amely eltávolítja az atomcsoportokat a molekulákból. Ez egy olyan molekulát eredményezett, amely a jellegzetes ABO kettős kötéssel rendelkezik. Amikor a kutatók különféle csapdázószereket – olyan vegyi anyagokat, amelyek a reakció során instabil molekulákat csapdába ejtenek – hozzáadtak, számos összetett vegyületet tudtak előállítani, amelyeket izolálni lehetett. Ez arra utal, hogy az ABO-k különböző csapdázószerekkel való reakciói felhasználhatók olyan 3D molekulák szintetizálására, amelyek hasznosak új gyógyszerek tervezésében, mondja Garg.

A tipikus alkénekkel ellentétben az ABO-k királis vegyületek – olyan molekulák, amelyek nem egyeznek tökéletesen a tükörképükkel. Garg és munkatársai szintetizáltak és rögzítettek egy enantio-dúsított ABO-t, ami azt jelenti, hogy többet generáltak az egyik tükörképpárból, mint a másikból. Ez az eredmény azt sugallja, hogy az ABO-k nem szokványos építőköveiként használhatók enantio-dúsított vegyületekhez, amelyeket széles körben használnak a gyógyszerekben.

Chuang-Chuang Li, a Kínai Sencsenben található Déli Tudományos és Technológiai Egyetem vegyésze szerint ez a megközelítés felhasználható más kihívást jelentő molekulák innovatív szintetikus útjainak feltárására, mint például a kemoterápiás paklitaxel (Taxol néven forgalmazott gyógyszer) - egy összetett, sokgyűrűs molekula, amelyet nehéz laboratóriumban előállítani. "Ez egy értékes és megbízható módszer" - mondja Li.

Garg és csapata további reakciókat vizsgál az ABO-kkal, és azt kutatja, hogyan lehet más, lehetetlennek tűnő szerkezetű molekulákat szintetizálni. „Kicsit kreatívabban gondolkodhatunk” – mondja.

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

   Cikk
   Google Tudós

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

   Google Tudós

Referenciák letöltése