Chemici objavujú nemožné molekuly, ktoré porušujú stáročia staré pravidlá spájania

Chemici objavujú nemožné molekuly, ktoré porušujú stáročia staré pravidlá spájania

Mať to prvýkrát chemik vytvoril triedu molekúl, ktoré sa predtým považovali za príliš nestabilné na to, aby existovali, a použil ich na vytvorenie exotických zlúčenín 1. Vedci tvrdia, že tieto notoricky známe molekuly, známe ako anti-Bredt olefíny (ABO), ponúkajú novú cestu k syntéze náročných kandidátov na lieky.

Práca sa nazýva „prelomový príspevok“, hovorí Craig Williams, chemik z Queenslandskej univerzity v austrálskom Brisbane. Výsledky boli publikované v časopise Science.

Organické molekuly, ktoré uhlíka typicky nadobúdajú špecifické formy, ktoré závisia od spôsobu, akým sú atómy navzájom spojené. Napríklad olefíny, tiež známe ako alkény - uhľovodíky, ktoré sa často používajú pri reakciách na Vývoj liekov sa používajú – jedna alebo viac dvojitých väzieb medzi dvoma atómami uhlíka, čo vedie k usporiadaniu atómov do roviny.

Bredtovo pravidlo, ktoré je známe už 100 rokov a bolo publikované v roku 1924 Organický chemik Julius Bredt uvádza, že v malých molekulách pozostávajúcich z dvoch atómov zdieľajúcich atómy, ako je to v prípade niektorých alkénov, sa nemôžu vyskytnúť dvojité väzby medzi dvoma atómami uhlíka na spoji kruhov. Je to preto, že väzby by prinútili molekulu do komplikovaného, ​​napätého 3D tvaru, ktorý ju robí vysoko reaktívnou a nestabilnou, hovorí spoluautor štúdie Neil Garg, chemik z Kalifornskej univerzity v Los Angeles. „Aj o 100 rokov neskôr by ľudia stále hovorili, že takéto stavby sú zakázané alebo príliš nestabilné na to, aby sa dali postaviť,“ hovorí.

Aj keď je toto pravidlo zakotvené v knihách o chémii, nezabránilo výskumníkom, aby sa ho pokúsili porušiť. Predchádzajúci výskum naznačil, že je možné vytvoriť ABO, ktoré majú dvojitú väzbu medzi atómami uhlíka na križovatke 2. Pokusy syntetizovať ich v úplnej forme však boli neúspešné, pretože reakčné podmienky boli príliš tvrdé, hovorí Garg.

V najnovšom experimente Garg a jeho kolegovia ošetrili prezlúčeninu so zdrojom fluoridu, aby vyvolali miernejšiu "eliminačnú reakciu", ktorá odstraňuje skupiny atómov z molekúl. To viedlo k molekule, ktorá mala charakteristickú dvojitú väzbu ABO. Keď vedci pridali rôzne zachytávacie činidlá – chemikálie, ktoré počas reakcie zachytávajú nestabilné molekuly – dokázali vyprodukovať niekoľko komplexných zlúčenín, ktoré bolo možné izolovať. To naznačuje, že reakcie ABO s rôznymi zachytávacími činidlami možno použiť na syntézu 3D molekúl, ktoré sú užitočné pri navrhovaní nových liekov, hovorí Garg.

Na rozdiel od typických alkénov sú ABO chirálne zlúčeniny - molekuly, ktoré dokonale nezodpovedajú svojmu zrkadlovému obrazu. Garg a jeho kolegovia syntetizovali a zachytili enantio-obohatený ABO, čo znamená, že vytvorili viac jedného zrkadlového páru ako druhého. Tento výsledok naznačuje, že ABO by mohli byť použité ako nekonvenčné stavebné bloky pre enantiomerne obohatené zlúčeniny, ktoré sú široko používané vo farmaceutikách.

Chuang-Chuang Li, chemik na Southern University of Science and Technology v Shenzhene v Číne, hovorí, že tento prístup by sa mohol použiť na skúmanie inovatívnych syntetických ciest pre ďalšie náročné molekuly, ako je chemoterapeutický liek paclitaxel (predávaný ako Taxol) - komplexná molekula s mnohými kruhmi, ktorú je ťažké vyrobiť v laboratóriu. "Je to cenná a spoľahlivá metóda," hovorí Li.

Garg a jeho tím skúmajú ďalšie reakcie s ABO a skúmajú, ako možno syntetizovať iné molekuly so zdanlivo nemožnými štruktúrami. „Môžeme myslieť trochu kreatívnejšie,“ hovorí.

1. McDermott, L. a kol. Science 386, eadq3519 (2024).

   Článok
   Študovňa Google

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

   Študovňa Google

Stiahnite si referencie