Ķīmiķi atklāj neiespējamas molekulas, kas pārkāpj gadsimtiem vecos savienošanas noteikumus

Ķīmiķi atklāj neiespējamas molekulas, kas pārkāpj gadsimtiem vecos savienošanas noteikumus

Tāda ir pirmo reizi ķīmiķis izveidoja molekulu klasi, kas iepriekš tika uzskatīta par pārāk nestabilu, lai pastāvētu, un izmantoja tās, lai radītu eksotiskus savienojumus 1. Zinātnieki saka, ka šīs bēdīgi slavenās molekulas, kas pazīstamas kā anti-Bredt olefīni (ABO), piedāvā jaunu veidu, kā sintezēt izaicinošus zāļu kandidātus.

Šo darbu sauc par "revolucionāru ieguldījumu", saka Kreigs Viljamss, ķīmiķis Kvīnslendas Universitātē Brisbenā, Austrālijā. Rezultāti tika publicēti žurnālā Science.

Organiskās molekulas, kas ogleklis parasti iegūst īpašas formas, kas ir atkarīgas no tā, kā atomi ir savienoti viens ar otru. Piemēram, olefīni, kas pazīstami arī kā alkēni - ogļūdeņraži, kurus bieži izmanto reakcijās Zāļu attīstība tiek izmantotas – viena vai vairākas dubultsaites starp diviem oglekļa atomiem, kas noved pie atomu izvietojuma plaknē.

Breta likums, kas pazīstams jau 100 gadus un tika publicēts 1924. gadā Organiskais ķīmiķis Jūlijs Breds norāda, ka mazās molekulās, kas sastāv no diviem atomiem, kuriem ir kopīgi atomi, kā tas ir dažu alkēnu gadījumā, dubultsaites nevar rasties starp diviem oglekļa atomiem gredzenu savienojuma vietā. Tas ir tāpēc, ka saites piespiestu molekulu iegūt sarežģītu, saspringtu 3D formu, kas padara to ļoti reaģējošu un nestabilu, saka pētījuma līdzautors Neils Gargs, Kalifornijas Universitātes Losandželosas ķīmiķis. "Tomēr 100 gadus vēlāk cilvēki joprojām teiktu, ka šādas konstrukcijas ir aizliegtas vai pārāk nestabilas būvēt," viņš saka.

Lai gan noteikums ir ierakstīts ķīmijas grāmatās, tas nav atturējis pētniekus mēģināt to pārkāpt. Iepriekšējie pētījumi liecināja, ka ir iespējams izveidot ABO, kuriem ir dubultsaite starp oglekļa atomiem krustojumā 2. Tomēr mēģinājumi tos sintezēt pilnā formā bija neveiksmīgi, jo reakcijas apstākļi bija pārāk skarbi, saka Gargs.

Jaunākajā eksperimentā Gargs un viņa kolēģi apstrādāja presavienojumu ar fluorīda avotu, lai izraisītu maigāku "eliminācijas reakciju", kas no molekulām noņem atomu grupas. Tā rezultātā tika iegūta molekula, kurai bija raksturīga ABO dubultsaite. Kad pētnieki pievienoja dažādus slazdošanas līdzekļus - ķīmiskas vielas, kas reakcijas laikā notver nestabilas molekulas, viņi spēja ražot vairākus sarežģītus savienojumus, kurus varēja izolēt. Tas liecina, ka ABO reakcijas ar dažādiem slazdošanas līdzekļiem var izmantot, lai sintezētu 3D molekulas, kas ir noderīgas jaunu zāļu izstrādei, saka Gargs.

Atšķirībā no tipiskajiem alkēniem ABO ir hirāli savienojumi – molekulas, kas pilnībā neatbilst to spoguļattēlam. Gargs un viņa kolēģi sintezēja un uztvēra enantiobagātinātu ABO, kas nozīmē, ka viņi radīja vairāk viena spoguļattēla pāra nekā otra. Šis rezultāts liecina, ka ABO varētu izmantot kā netradicionālus enantiobagātinātu savienojumu celtniecības blokus, kurus plaši izmanto farmācijā.

Chuang-Chuang Li, Ķīmiķis Dienvidu Zinātnes un tehnoloģijas universitātē Šeņdžeņā, Ķīnā, saka, ka šo pieeju varētu izmantot, lai izpētītu novatoriskus sintētiskos ceļus citām izaicinošām molekulām, piemēram, ķīmijterapijas zālēm paklitakselam (tiek tirgotas kā Taxol) - sarežģītai, daudzu gredzenu molekulai, kuru ir grūti ražot laboratorijā. "Tā ir vērtīga un uzticama metode," saka Li.

Gargs un viņa komanda pēta turpmākās reakcijas ar ABO un pēta, kā var sintezēt citas molekulas ar šķietami neiespējamām struktūrām. "Mēs varam domāt nedaudz radošāk," viņš saka.

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

   Raksts
   Google Scholar

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

   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces