Chemicy odkrywają niemożliwe” cząsteczki, które łamią wielowiekowe zasady tworzenia więzi

Chemicy odkrywają niemożliwe” cząsteczki, które łamią wielowiekowe zasady tworzenia więzi

Mając to po raz pierwszy chemik stworzył klasę cząsteczek wcześniej uważanych za zbyt niestabilne, aby istnieć, i wykorzystał je do stworzenia egzotycznych związków 1. Naukowcy twierdzą, że te cieszące się złą sławą cząsteczki, znane jako olefiny przeciw Bredtowi (ABO), otwierają nową drogę do syntezy trudnych kandydatów na leki.

Praca ta nazywana jest „przełomowym wkładem” – mówi Craig Williams, chemik z Uniwersytetu Queensland w Brisbane w Australii. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science.

Organiczne cząsteczki, które węgiel zazwyczaj przybierają określone formy, które zależą od sposobu, w jaki atomy są ze sobą połączone. Na przykład olefiny, zwane także alkenami – węglowodory często stosowane w reakcjach m.in Rozwój leków stosowane są – jedno lub więcej wiązań podwójnych pomiędzy dwoma atomami węgla, co prowadzi do ułożenia atomów w płaszczyźnie.

Reguła Bredta znana od 100 lat i opublikowana w 1924 r Chemik organiczny Julius Bredt stwierdza, że ​​w małych cząsteczkach składających się z dwóch atomów dzielących atomy, jak ma to miejsce w przypadku niektórych alkenów, wiązania podwójne nie mogą występować pomiędzy dwoma atomami węgla na styku pierścieni. Dzieje się tak, ponieważ wiązania zmusiłyby cząsteczkę do przyjęcia skomplikowanego, napiętego kształtu 3D, co czyni ją wysoce reaktywną i niestabilną, mówi współautor badania Neil Garg, chemik z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. „Jednak 100 lat później ludzie nadal twierdziliby, że budowanie takich konstrukcji jest zabronione lub zbyt niestabilne” – mówi.

Chociaż zasada ta jest zapisana w książkach o chemii, nie powstrzymuje badaczy przed próbami jej złamania. Poprzednie badania sugerowały, że możliwe jest utworzenie ABO, które mają podwójne wiązanie między atomami węgla na skrzyżowaniu 2. Jednak próby ich syntezy w pełnej postaci zakończyły się niepowodzeniem, ponieważ warunki reakcji były zbyt trudne, mówi Garg.

W najnowszym eksperymencie Garg i jego współpracownicy potraktowali mieszankę wstępną źródłem fluoru, aby wywołać łagodniejszą „reakcję eliminacji”, która usuwa grupy atomów z cząsteczek. W rezultacie powstała cząsteczka posiadająca charakterystyczne wiązanie podwójne ABO. Kiedy badacze dodali różne środki wychwytujące – substancje chemiczne, które wychwytują niestabilne cząsteczki podczas reakcji – udało im się wytworzyć kilka złożonych związków, które można było wyizolować. Sugeruje to, że reakcje ABO z różnymi środkami pułapkującymi można wykorzystać do syntezy cząsteczek 3D, które są przydatne do projektowania nowych leków, mówi Garg.

W przeciwieństwie do typowych alkenów, ABO są związkami chiralnymi – cząsteczkami, które nie odpowiadają idealnie swemu lustrzanemu odbiciu. Garg i jego współpracownicy zsyntetyzowali i przechwycili enancjomerycznie wzbogacony ABO, co oznacza, że ​​wygenerowali więcej jednej pary odbić lustrzanych niż drugiej. Wynik ten sugeruje, że ABO można zastosować jako niekonwencjonalne elementy składowe enancjomerycznie wzbogaconych związków, które są szeroko stosowane w farmaceutykach.

Chuang-Chuang Li, chemik z Południowego Uniwersytetu Nauki i Technologii w Shenzhen w Chinach, twierdzi, że to podejście można zastosować do zbadania innowacyjnych dróg syntezy innych trudnych cząsteczek, takich jak paklitaksel leku stosowanego w chemioterapii (sprzedawany jako Taxol) – złożona cząsteczka o wielu pierścieniach, którą trudno wytworzyć w laboratorium. „To cenna i niezawodna metoda” – mówi Li.

Garg i jego zespół badają dalsze reakcje z ABO i badają, w jaki sposób można zsyntetyzować inne cząsteczki o pozornie niemożliwych strukturach. „Możemy myśleć trochę bardziej kreatywnie” – mówi.

1. McDermott, L. i in. Nauka 386, eadq3519 (2024).

   Artykuł
   Scholar Google

2. Chan, TH i Massuda, DJ Am. Chem. Soc. 99 (1977).

   Scholar Google

Pobierz referencje