Kemiki odkrivajo 'nemogoče' molekule, ki kršijo stoletja stara pravila vezanja

Kemiki odkrivajo 'nemogoče' molekule, ki kršijo stoletja stara pravila vezanja

Imeti ga prvič kemik ustvaril razred molekul, ki so prej veljale za preveč nestabilne, da bi obstajale, in jih uporabil za ustvarjanje eksotičnih spojin 1. Znanstveniki pravijo, da te razvpite molekule, znane kot anti-Bredt olefini (ABO), ponujajo novo pot za sintezo zahtevnih kandidatov za zdravila.

Delo se imenuje "prelomen prispevek," pravi Craig Williams, kemik na Univerzi Queensland v Brisbanu v Avstraliji. Rezultati so bili objavljeni v reviji Science.

Organske molekule, ki ogljik običajno imajo posebne oblike, ki so odvisne od načina, kako so atomi med seboj povezani. Na primer olefini, znani tudi kot alkeni – ogljikovodiki, ki se pogosto uporabljajo v reakcijah za Razvoj zdravil se uporabljajo – ena ali več dvojnih vezi med dvema atomoma ogljika, kar vodi do razporeditve atomov v ravnini.

Bredtovo pravilo, ki je znano že 100 let in je bilo objavljeno leta 1924 Organski kemik Julius Bredt navaja, da v majhnih molekulah, sestavljenih iz dveh atomov, ki si delita atome, kot je to v primeru nekaterih alkenov, dvojne vezi ne morejo nastati med dvema ogljikovima atomoma na stičišču obročev. To je zato, ker bi vezi prisilile molekulo v zapleteno, napeto 3D obliko, zaradi česar je zelo reaktivna in nestabilna, pravi soavtor študije Neil Garg, kemik na Univerzi Kalifornije v Los Angelesu. "Vendar 100 let kasneje bi ljudje še vedno rekli, da so takšne strukture prepovedane ali preveč nestabilne za gradnjo," pravi.

Čeprav je pravilo zapisano v kemijskih knjigah, ni preprečilo raziskovalcev, da bi ga poskušali prekršiti. Prejšnje raziskave so pokazale, da je mogoče ustvariti ABO, ki imajo dvojno vez med ogljikovimi atomi na stičišču 2. Vendar so bili poskusi, da bi jih sintetizirali v njihovi popolni obliki, neuspešni, ker so bili reakcijski pogoji preostri, pravi Garg.

V zadnjem poskusu so Garg in njegovi kolegi obdelali predkompound z virom fluorida, da bi sprožili blažjo "reakcijo izločanja", ki odstrani skupine atomov iz molekul. Posledica tega je bila molekula, ki je imela značilno dvojno vez ABO. Ko so raziskovalci dodali različna lovilna sredstva – kemikalije, ki med reakcijo ujamejo nestabilne molekule – so lahko proizvedli več kompleksnih spojin, ki jih je bilo mogoče izolirati. To nakazuje, da se lahko reakcije ABO z različnimi lovilnimi sredstvi uporabijo za sintezo 3D molekul, ki so uporabne za načrtovanje novih zdravil, pravi Garg.

V nasprotju s tipičnimi alkeni so ABO kiralne spojine – molekule, ki se ne ujemajo povsem z zrcalno sliko. Garg in njegovi kolegi so sintetizirali in zajeli enantioobogaten ABO, kar pomeni, da so ustvarili več enega para zrcalne slike kot drugega. Ta rezultat nakazuje, da bi lahko ABO uporabili kot nekonvencionalne gradnike za enantioobogatene spojine, ki se pogosto uporabljajo v farmacevtskih izdelkih.

Chuang-Chuang Li, kemik na Južni univerzi za znanost in tehnologijo v Shenzhenu na Kitajskem, pravi, da bi ta pristop lahko uporabili za raziskovanje inovativnih sintetičnih poti za druge zahtevne molekule, kot je zdravilo za kemoterapijo paklitaksel (trži se kot Taxol) - kompleksna molekula z več obroči, ki jo je težko proizvesti v laboratoriju. "To je dragocena in zanesljiva metoda," pravi Li.

Garg in njegova ekipa preiskujeta nadaljnje reakcije z ABO in raziskujeta, kako je mogoče sintetizirati druge molekule z na videz nemogočimi strukturami. "Lahko razmišljamo malo bolj kreativno," pravi.

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

   člen
   Google Učenjak

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

   Google Učenjak

Prenesite reference