I chimici scoprono molecole impossibili che infrangono regole di legame vecchie di secoli

I chimici scoprono molecole impossibili che infrangono regole di legame vecchie di secoli

Averlo per la prima volta chimico creò una classe di molecole precedentemente considerate troppo instabili per esistere e le usò per creare composti esotici 1. Gli scienziati affermano che queste famigerate molecole, note come olefine anti-Bredt (ABO), offrono una nuova strada per sintetizzare farmaci candidati impegnativi.

Il lavoro è definito un "contributo rivoluzionario", afferma Craig Williams, chimico dell'Università del Queensland a Brisbane, in Australia. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science.

Molecole organiche che carbonio tipicamente assumono forme specifiche che dipendono dal modo in cui gli atomi sono collegati tra loro. Ad esempio, le olefine, note anche come alcheni, sono idrocarburi spesso utilizzati nelle reazioni per la Sviluppo di farmaci vengono utilizzati – uno o più doppi legami tra due atomi di carbonio, che porta ad una disposizione degli atomi su un piano.

La regola di Bredt, conosciuta da 100 anni e pubblicata nel 1924 Chimico organico Julius Bredt, afferma che nelle piccole molecole costituite da due atomi che condividono atomi, come nel caso di alcuni alcheni, non possono verificarsi doppi legami tra due atomi di carbonio alla giunzione degli anelli. Questo perché i legami forzerebbero la molecola in una forma 3D complicata e tesa che la rende altamente reattiva e instabile, afferma il coautore dello studio Neil Garg, chimico dell'Università della California, a Los Angeles. “Tuttavia, 100 anni dopo, la gente continua a dire che tali strutture sono vietate o troppo instabili per essere costruite”, afferma.

Sebbene la regola sia sancita nei libri di chimica, non ha impedito ai ricercatori di tentare di infrangerla. Precedenti ricerche hanno suggerito che è possibile creare ABO che hanno un doppio legame tra gli atomi di carbonio alla giunzione 2. Tuttavia, i tentativi di sintetizzarli nella loro forma completa non hanno avuto successo perché le condizioni di reazione erano troppo dure, dice Garg.

Nell'ultimo esperimento, Garg e i suoi colleghi hanno trattato un precomposto con una fonte di fluoro per indurre una "reazione di eliminazione" più blanda che rimuove gruppi di atomi dalle molecole. Ciò ha prodotto una molecola che aveva il caratteristico doppio legame ABO. Quando i ricercatori hanno aggiunto vari agenti intrappolanti, sostanze chimiche che intrappolano le molecole instabili durante la reazione, sono stati in grado di produrre diversi composti complessi che potevano essere isolati. Ciò suggerisce che le reazioni degli ABO con diversi agenti di intrappolamento possono essere utilizzate per sintetizzare molecole 3D utili per la progettazione di nuovi farmaci, afferma Garg.

A differenza dei tipici alcheni, gli ABO sono composti chirali, molecole che non corrispondono perfettamente alla loro immagine speculare. Garg e i suoi colleghi hanno sintetizzato e catturato un ABO arricchito con enantio, nel senso che hanno generato più coppie di immagini speculari rispetto all'altra. Questo risultato suggerisce che gli ABO potrebbero essere utilizzati come elementi costitutivi non convenzionali per composti enantioarricchiti, ampiamente utilizzati nei prodotti farmaceutici.

Chuang-Chuang Li, chimico della Southern University of Science and Technology di Shenzhen, in Cina, afferma che questo approccio potrebbe essere utilizzato per esplorare percorsi sintetici innovativi per altre molecole impegnative, come il farmaco chemioterapico paclitaxel (commercializzato come Taxol), una molecola complessa a molti anelli difficile da produrre in laboratorio. "È un metodo prezioso e affidabile", afferma Li.

Garg e il suo team stanno studiando ulteriori reazioni con gli ABO ed esplorando come si possano sintetizzare altre molecole con strutture apparentemente impossibili. “Possiamo pensare in modo un po’ più creativo”, afferma.

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

   Articolo
   Google Scholar

2. Chan, TH e Massuda, DJ Am. Chimica. Soc.99 (1977).

   Google Scholar

Scarica riferimenti