Chimiștii descoperă molecule imposibile” care încalcă regulile de legătură vechi de secole

Chimiștii descoperă molecule imposibile” care încalcă regulile de legătură vechi de secole

Având-o pentru prima dată chimist a creat o clasă de molecule considerate anterior prea instabile pentru a exista și le-a folosit pentru a crea compuși exotici 1. Oamenii de știință spun că aceste molecule notorii, cunoscute sub numele de olefine anti-Bredt (ABO), oferă o nouă cale de sinteză a candidaților la medicamente provocatori.

Lucrarea este numită o „contribuție revoluționară”, spune Craig Williams, chimist la Universitatea Queensland din Brisbane, Australia. Rezultatele au fost publicate în revista Science.

Molecule organice care carbon de obicei iau forme specifice care depind de modul în care atomii sunt conectați între ei. De exemplu, olefinele, cunoscute și sub numele de alchene - hidrocarburi care sunt adesea folosite în reacții pentru Dezvoltarea medicamentelor se folosesc – una sau mai multe legături duble între doi atomi de carbon, ceea ce duce la o aranjare a atomilor într-un plan.

Regula Bredt, care este cunoscută de 100 de ani și a fost publicată în 1924 Chimist organic Julius Bredt, afirmă că în moleculele mici formate din doi atomi care împărtășesc atomi, așa cum este cazul unor alchene, nu pot apărea duble legături între doi atomi de carbon la joncțiunea inelelor. Acest lucru se datorează faptului că legăturile ar forța molecula să adopte o formă 3D complicată și tensionată, ceea ce o face extrem de reactivă și instabilă, spune coautorul studiului Neil Garg, chimist la Universitatea din California, Los Angeles. „Totuși, 100 de ani mai târziu, oamenii ar spune în continuare că astfel de structuri sunt interzise sau prea instabile pentru a fi construite”, spune el.

Deși regula este consacrată în cărțile de chimie, ea nu i-a împiedicat pe cercetători să încerce să o încalce. Cercetările anterioare au sugerat că este posibil să se creeze ABO care au o legătură dublă între atomii de carbon de la joncțiune. 2. Cu toate acestea, încercările de a le sintetiza în forma lor completă nu au avut succes, deoarece condițiile de reacție erau prea dure, spune Garg.

În cel mai recent experiment, Garg și colegii săi au tratat un precompus cu o sursă de fluor pentru a induce o „reacție de eliminare” mai blândă care îndepărtează grupuri de atomi din molecule. Acest lucru a dus la o moleculă care avea dubla legătură caracteristică ABO. Când cercetătorii au adăugat diverși agenți de captare - substanțe chimice care captează molecule instabile în timpul reacției - au fost capabili să producă mai mulți compuși complecși care ar putea fi izolați. Acest lucru sugerează că reacțiile ABO cu diferiți agenți de captare pot fi folosite pentru a sintetiza molecule 3D care sunt utile pentru proiectarea de noi medicamente, spune Garg.

Spre deosebire de alchenele tipice, ABO sunt compuși chirali - molecule care nu se potrivesc perfect cu imaginea lor în oglindă. Garg și colegii săi au sintetizat și au capturat un ABO enantio-îmbogățit, ceea ce înseamnă că au generat mai mult o pereche de imagini în oglindă decât cealaltă. Acest rezultat sugerează că ABO-urile ar putea fi utilizate ca blocuri de construcție neconvenționale pentru compușii enantio-imbogățiți, care sunt utilizați pe scară largă în produse farmaceutice.

Chuang-Chuang Li, chimist la Universitatea de Știință și Tehnologie de Sud din Shenzhen, China, spune că această abordare ar putea fi folosită pentru a explora căi sintetice inovatoare pentru alte molecule provocatoare, cum ar fi paclitaxelul (comercializat sub numele de Taxol) - o moleculă complexă, cu mai multe inele, care este dificil de produs în laborator. „Este o metodă valoroasă și de încredere”, spune Li.

Garg și echipa sa investighează reacții suplimentare cu ABO și explorează modul în care pot fi sintetizate alte molecule cu structuri aparent imposibile. „Putem gândi puțin mai creativ”, spune el.

1. McDermott, L. şi colab. Science 386, eadq3519 (2024).

   Articol
   Google Academic

2. Chan, T. H. și Massuda, D. J. Am. Chim. Soc 99 (1977).

   Google Academic

Descărcați referințe