Οι χημικοί ανακαλύπτουν «αδύνατα» μόρια που παραβιάζουν τους αιώνες δεσμούς κανόνες

Οι χημικοί ανακαλύπτουν «αδύνατα» μόρια που παραβιάζουν τους αιώνες δεσμούς κανόνες

Έχοντας το για πρώτη φορά φαρμακοποιός δημιούργησε μια κατηγορία μορίων που προηγουμένως θεωρούνταν πολύ ασταθή για να υπάρχουν και τα χρησιμοποίησε για να δημιουργήσει εξωτικές ενώσεις 1. Οι επιστήμονες λένε ότι αυτά τα περιβόητα μόρια, γνωστά ως ολεφίνες αντι-Bredt (ABOs), προσφέρουν μια νέα οδό για τη σύνθεση δύσκολων υποψηφίων φαρμάκων.

Το έργο ονομάζεται «πρωτοποριακή συμβολή», λέει ο Κρεγκ Γουίλιαμς, χημικός στο Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ στο Μπρίσμπεϊν της Αυστραλίας. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science.

Οργανικά μόρια που άνθρακας συνήθως παίρνουν συγκεκριμένες μορφές που εξαρτώνται από τον τρόπο που συνδέονται τα άτομα μεταξύ τους. Για παράδειγμα, οι ολεφίνες, επίσης γνωστές ως αλκένια - υδρογονάνθρακες που χρησιμοποιούνται συχνά σε αντιδράσεις για την Ανάπτυξη φαρμάκων χρησιμοποιούνται – ένας ή περισσότεροι διπλοί δεσμοί μεταξύ δύο ατόμων άνθρακα, που οδηγεί σε διάταξη των ατόμων σε ένα επίπεδο.

Ο κανόνας του Μπρεντ, που είναι γνωστός εδώ και 100 χρόνια και δημοσιεύτηκε το 1924 Οργανικός χημικός Ο Julius Bredt, δηλώνει ότι σε μικρά μόρια που αποτελούνται από δύο άτομα που μοιράζονται άτομα, όπως συμβαίνει με ορισμένα αλκένια, δεν μπορούν να συμβούν διπλοί δεσμοί μεταξύ δύο ατόμων άνθρακα στη διασταύρωση των δακτυλίων. Αυτό συμβαίνει επειδή οι δεσμοί θα αναγκάσουν το μόριο σε ένα περίπλοκο, τεντωμένο τρισδιάστατο σχήμα που το καθιστά εξαιρετικά αντιδραστικό και ασταθές, λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Neil Garg, χημικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες. «Ωστόσο, 100 χρόνια αργότερα, οι άνθρωποι θα έλεγαν ακόμη ότι τέτοιες κατασκευές απαγορεύονται ή είναι πολύ ασταθείς για να χτιστούν», λέει.

Αν και ο κανόνας κατοχυρώνεται σε βιβλία χημείας, δεν εμπόδισε τους ερευνητές να προσπαθήσουν να τον παραβιάσουν. Προηγούμενη έρευνα πρότεινε ότι είναι δυνατό να δημιουργηθούν ABO που έχουν διπλό δεσμό μεταξύ των ατόμων άνθρακα στη διασταύρωση 2. Ωστόσο, οι προσπάθειες να συντεθούν στην πλήρη τους μορφή ήταν ανεπιτυχείς επειδή οι συνθήκες αντίδρασης ήταν πολύ σκληρές, λέει ο Garg.

Στο τελευταίο πείραμα, ο Garg και οι συνεργάτες του επεξεργάστηκαν μια προένωση με μια πηγή φθορίου για να προκαλέσουν μια ηπιότερη «αντίδραση εξάλειψης» που αφαιρεί ομάδες ατόμων από τα μόρια. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα ένα μόριο που είχε τον χαρακτηριστικό διπλό δεσμό ΑΒΟ. Όταν οι ερευνητές πρόσθεσαν διάφορους παράγοντες παγίδευσης - χημικές ουσίες που παγιδεύουν ασταθή μόρια κατά τη διάρκεια της αντίδρασης - κατάφεραν να παράγουν πολλές σύνθετες ενώσεις που θα μπορούσαν να απομονωθούν. Αυτό υποδηλώνει ότι οι αντιδράσεις των ABO με διαφορετικούς παράγοντες παγίδευσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνθεση τρισδιάστατων μορίων που είναι χρήσιμα για το σχεδιασμό νέων φαρμάκων, λέει ο Garg.

Σε αντίθεση με τα τυπικά αλκένια, τα ABO είναι χειρόμορφες ενώσεις - μόρια που δεν ταιριάζουν απόλυτα με την κατοπτρική τους εικόνα. Ο Garg και οι συνάδελφοί του συνέθεσαν και απαθανάτισαν ένα εναντιοεμπλουτισμένο ABO, που σημαίνει ότι δημιούργησαν περισσότερα από το ένα ζεύγος κατοπτρικής εικόνας από το άλλο. Αυτό το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι τα ABO θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως μη συμβατικά δομικά στοιχεία για εναντιοεμπλουτισμένες ενώσεις, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως στα φαρμακευτικά προϊόντα.

Ο Chuang-Chuang Li, χημικός στο Southern University of Science and Technology στο Shenzhen της Κίνας, λέει ότι αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη διερεύνηση καινοτόμων συνθετικών οδών για άλλα απαιτητικά μόρια, όπως το φάρμακο χημειοθεραπείας paclitaxel (που διατίθεται στο εμπόριο ως Taxol) - ένα πολύπλοκο μόριο πολλών δακτυλίων που είναι δύσκολο να παραχθεί στο εργαστήριο. «Είναι μια πολύτιμη και αξιόπιστη μέθοδος», λέει ο Li.

Ο Garg και η ομάδα του ερευνούν περαιτέρω αντιδράσεις με ABO και διερευνούν πώς μπορούν να συντεθούν άλλα μόρια με φαινομενικά αδύνατες δομές. «Μπορούμε να σκεφτόμαστε λίγο πιο δημιουργικά», λέει.

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

   Αρθρο
   Google Scholar

2. Chan, Τ. Η. & Massuda, D. J. Am. Chem. Soc 99 (1977).

   Google Scholar

Λήψη παραπομπών