Keemikud avastavad võimatuid molekule, mis rikuvad sajanditevanuseid sidumisreegleid

Keemikud avastavad võimatuid molekule, mis rikuvad sajanditevanuseid sidumisreegleid

Võttes seda esimest korda keemik lõi molekulide klassi, mida peeti varem eksisteerimiseks liiga ebastabiilseks ja kasutas neid eksootiliste ühendite loomiseks 1. Teadlased ütlevad, et need kurikuulsad molekulid, mida tuntakse kui anti-Bredti olefiine (ABO), pakuvad uut teed väljakutsuvate ravimikandidaatide sünteesimiseks.

Seda tööd nimetatakse "murranguliseks panuseks", ütleb Austraalias Brisbane'is asuva Queenslandi ülikooli keemik Craig Williams. Tulemused avaldati ajakirjas Science.

Orgaanilised molekulid, mis süsinik Tavaliselt võtavad need teatud vormid, mis sõltuvad viisist, kuidas aatomid on üksteisega ühendatud. Näiteks olefiinid, tuntud ka kui alkeenid - süsivesinikud, mida kasutatakse sageli reaktsioonides Ravimite väljatöötamine kasutatakse – üks või mitu kaksiksidet kahe süsinikuaatomi vahel, mis viib aatomite paiknemiseni tasapinnal.

100 aastat tuntud Bredti reegel, mis avaldati 1924. aastal Orgaaniline keemik Julius Bredt väidab, et väikestes molekulides, mis koosnevad kahest aatomist, millel on ühised aatomid, nagu mõnede alkeenide puhul, ei saa kaksiksidet tekkida kahe süsinikuaatomi vahel tsüklite liitumiskohas. Selle põhjuseks on asjaolu, et sidemed sunniksid molekuli saama keeruliseks, pingeliseks 3D-kujuliseks, mis muudab selle väga reaktiivseks ja ebastabiilseks, ütleb uuringu kaasautor Neil Garg, Los Angelese California ülikooli keemik. "Kuid 100 aastat hiljem väidavad inimesed endiselt, et sellised ehitised on keelatud või liiga ebastabiilsed," ütleb ta.

Kuigi reegel on kirjas keemiaraamatutes, ei ole see takistanud teadlasi püüdmast seda rikkuda. Varasemad uuringud näitasid, et on võimalik luua ABO-sid, millel on ristmikul süsinikuaatomite vahel kaksikside 2. Kuid katsed neid täielikul kujul sünteesida ei õnnestunud, kuna reaktsioonitingimused olid liiga karmid, ütleb Garg.

Viimases katses töötlesid Garg ja tema kolleegid eelühendit fluoriidiallikaga, et kutsuda esile leebem "eliminatsioonireaktsioon", mis eemaldab molekulidest aatomirühmad. Selle tulemuseks oli molekul, millel oli iseloomulik ABO kaksikside. Kui teadlased lisasid erinevaid püüdvaid aineid – kemikaale, mis püüavad reaktsiooni käigus kinni ebastabiilsed molekulid –, suutsid nad toota mitmeid keerulisi ühendeid, mida oli võimalik eraldada. See viitab sellele, et ABO-de reaktsioone erinevate püüdmisainetega saab kasutada uute ravimite kavandamiseks kasulike 3D-molekulide sünteesimiseks, ütleb Garg.

Vastupidiselt tüüpilistele alkeenidele on ABOd kiraalsed ühendid – molekulid, mis ei ühti ideaalselt nende peegelpildiga. Garg ja tema kolleegid sünteesisid ja jäädvustasid enantiorikastatud ABO, mis tähendab, et nad genereerisid rohkem ühte peegelpildi paari kui teist. See tulemus viitab sellele, et ABO-sid saab kasutada ravimites laialdaselt kasutatavate enantiorikastatud ühendite ebatavaliste ehitusplokkidena.

Hiina Shenzheni Lõuna-Teadus- ja Tehnoloogiaülikooli keemik Chuang-Chuang Li ütleb, et seda lähenemisviisi saab kasutada uuenduslike sünteesiteede uurimiseks muude väljakutset pakkuvate molekulide jaoks, nagu keemiaravi ravim paklitakseel (turustatakse nime all Taxol) – keeruline, paljude rõngastega molekul, mida on raske laboris toota. "See on väärtuslik ja usaldusväärne meetod, " ütleb Li.

Garg ja tema meeskond uurivad edasisi reaktsioone ABO-dega ja uurivad, kuidas saab sünteesida teisi näiliselt võimatute struktuuridega molekule. "Saame veidi loovamalt mõelda," ütleb ta.

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

   Artikkel
   Google Scholar

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

   Google Scholar

Laadige alla viited