Chemikai atranda neįmanomas molekules, kurios pažeidžia šimtmečius senas surišimo taisykles

Chemikai atranda neįmanomas molekules, kurios pažeidžia šimtmečius senas surišimo taisykles

Turėdamas pirmą kartą chemikas sukūrė klasę molekulių, kurios anksčiau buvo laikomos pernelyg nestabiliomis egzistuoti ir panaudojo jas egzotiškiems junginiams kurti 1. Mokslininkai teigia, kad šios liūdnai pagarsėjusios molekulės, žinomos kaip anti-Bredto olefinai (ABO), siūlo naują būdą sintezuoti sudėtingus vaistus.

Šis darbas vadinamas „novatorišku indėliu“, – sako Kvinslando universiteto Brisbene, Australijoje, chemikas Craigas Williamsas. Rezultatai buvo paskelbti žurnale Science.

Organinės molekulės, kurios anglies paprastai įgauna specifines formas, kurios priklauso nuo to, kaip atomai yra sujungti vienas su kitu. Pavyzdžiui, olefinai, taip pat žinomi kaip alkenai - angliavandeniliai, kurie dažnai naudojami reakcijose Vaistų kūrimas naudojami – vienas ar daugiau dvigubų jungčių tarp dviejų anglies atomų, dėl kurių atomai išsidėsto plokštumoje.

Bredto taisyklė, kuri žinoma jau 100 metų ir buvo paskelbta 1924 m Organinis chemikas Julius Bredtas teigia, kad mažose molekulėse, susidedančiose iš dviejų atomų, turinčių bendrus atomus, kaip ir kai kurių alkenų atveju, dvigubos jungtys negali atsirasti tarp dviejų anglies atomų žiedų sandūroje. Taip yra todėl, kad jungtys priverstų molekulę įgauti sudėtingą, įtemptą 3D formą, todėl ji labai reaktyvi ir nestabili, sako tyrimo bendraautorius Neilas Gargas, Kalifornijos universiteto Los Andžele chemikas. „Tačiau po 100 metų žmonės vis dar sakytų, kad tokios konstrukcijos yra draudžiamos arba pernelyg nestabilios statyti“, – sako jis.

Nors taisyklė yra įtvirtinta chemijos knygose, ji nesutrukdė tyrėjams bandyti ją pažeisti. Ankstesni tyrimai parodė, kad įmanoma sukurti ABO, turinčius dvigubą ryšį tarp anglies atomų sankryžoje 2. Tačiau bandymai juos sintetinti visa forma buvo nesėkmingi, nes reakcijos sąlygos buvo per griežtos, sako Gargas.

Paskutiniame eksperimente Gargas ir jo kolegos pirminį junginį apdorojo fluoro šaltiniu, kad sukeltų švelnesnę „pašalinimo reakciją“, kuri pašalina atomų grupes iš molekulių. Taip susidarė molekulė, turinti būdingą ABO dvigubą jungtį. Kai mokslininkai pridėjo įvairių gaudyklių – cheminių medžiagų, kurios reakcijos metu sulaiko nestabilias molekules – jiems pavyko pagaminti keletą sudėtingų junginių, kuriuos buvo galima išskirti. Tai rodo, kad ABO reakcijos su skirtingais gaudymo agentais gali būti naudojamos 3D molekulėms, kurios yra naudingos kuriant naujus vaistus, sintetinti, sako Gargas.

Priešingai nei tipiški alkenai, ABO yra chiraliniai junginiai – molekulės, kurios visiškai neatitinka jų veidrodinio vaizdo. Gargas ir jo kolegos susintetino ir užfiksavo enantioprisodrintą ABO, o tai reiškia, kad jie sukūrė daugiau vienos veidrodinio vaizdo poros nei kitos. Šis rezultatas rodo, kad ABO gali būti naudojami kaip netradiciniai enantioprisodrintų junginių, kurie plačiai naudojami farmacijoje, statybiniai blokai.

Chuang-Chuang Li, pietinio mokslo ir technologijų universiteto Šendžene (Kinija) chemikas teigia, kad šis metodas galėtų būti naudojamas tiriant naujoviškus sintetinius būdus kitoms sudėtingoms molekulėms, tokioms kaip chemoterapinis vaistas paklitakselis (parduodamas kaip Taxol) – sudėtinga, daug žiedų molekulė, kurią sunku pagaminti laboratorijoje. „Tai vertingas ir patikimas metodas“, – sako Li.

Gargas ir jo komanda tiria tolesnes reakcijas su ABO ir tiria, kaip galima susintetinti kitas molekules su iš pažiūros neįmanomomis struktūromis. „Galime mąstyti šiek tiek kūrybiškiau“, – sako jis.

1. McDermott, L. ir kt. Science 386, eadq3519 (2024).

   Straipsnis
   Google Scholar

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

   Google Scholar

Atsisiųskite nuorodas