Uniwersytet Kalifornijski chemicy obalili stuletnią zasadę chemii organicznej, która ograniczała projektowanie molekularne, udowadniając, że olefiny przeciw Bredtowi można syntetyzować i stabilizować. Odkrycie to otwiera nowe ścieżki w odkrywaniu leków i innowacjach.
- Zgodnie z regułą Bredta wiązania podwójne nie mogą istnieć w określonych pozycjach cząsteczek organicznych, jeśli geometria cząsteczki odbiega zbyt daleko od tego, czego uczymy się w podręcznikach.
- Zasada ta ogranicza chemików od stulecia.
- Nowy artykuł w czasopiśmie Science pokazuje, jak wytwarzać cząsteczki naruszające regułę Bredta, umożliwiając chemikom znalezienie praktycznych sposobów ich wytwarzania i wykorzystania w reakcjach.
Aptekarze z UCLA kwestionują stuletnią zasadę
Chemicy z UCLA odkryli poważną wadę w podstawowej zasadzie chemii organicznej, która obowiązuje od 100 lat. Mówią, że czas napisać podręczniki na nowo.
Cząsteczki organiczne, które składają się głównie z węgla, mają określone kształty i układy atomów. Cząsteczki zwane olefinami zawierają wiązania podwójne, czyli alkeny, pomiędzy dwoma atomami węgla. Zazwyczaj te atomy i przyłączone do nich grupy leżą w tej samej płaszczyźnie 3D, a odchylenia od tej struktury są rzadkie.
Kwestionowana reguła, znana jako reguła Bredta, została ustanowiona w 1924 r. Stanowi ona, że cząsteczki nie mogą mieć podwójnego wiązania w pozycji „przyczółka” – skrzyżowaniu zmostkowanej cząsteczki bicyklicznej – ponieważ pozycja ta zniekształciłaby geometrię wiązania podwójnego . Reguła Bredta ograniczyła projektowanie syntetycznych cząsteczek, uniemożliwiając chemikom tworzenie pewnych struktur. Ponieważ olefiny odgrywają kluczową rolę w badaniach farmaceutycznych, reguła Bredta ograniczyła typy cząsteczek, jakie naukowcy mogli sobie wyobrazić, potencjalnie powstrzymując innowacje w odkrywaniu leków.
Naukowcy przełamują schemat dzięki olefinom przeciwdziałającym Bredtowi
Nowy artykuł opublikowany 1 listopada w czasopiśmie przez naukowców z UCLA Nauka unieważnił ten pomysł. Pokazują, jak wytwarzać kilka rodzajów cząsteczek naruszających regułę Bredta, zwanych olefinami anty-Bredt, czyli ABO, umożliwiając chemikom znalezienie praktycznych sposobów ich wytwarzania i wykorzystania w reakcjach.
„Ludzie nie badają olefin przeciw Bredtowi, ponieważ myślą, że nie mogą” – powiedział korespondent Neil Garg, wybitny profesor chemii i biochemii Kennetha N. Trueblooda na UCLA. „Nie powinniśmy mieć takich zasad – a jeśli je mamy, powinny one istnieć jedynie z ciągłym przypominaniem, że są to wytyczne, a nie zasady. To niszczy kreatywność, gdy mamy zasady, których rzekomo nie da się pokonać.”
Zastosowania praktyczne: opracowywanie przydatnych reakcji chemicznych
W laboratorium Garga poddano obróbce cząsteczki zwane (pseudo)halogenkami sililowymi ze źródłem fluoru w celu wywołania reakcji eliminacji, w wyniku której powstają ABO. Ponieważ ABO są wysoce niestabilne, dodano do nich inną substancję chemiczną, która może „uwięzić” niestabilne cząsteczki ABO i dać produkty, które można wyizolować. Powstała reakcja wskazała, że ABO można wygenerować i uwięzić, tworząc struktury o praktycznej wartości.
„W przemyśle farmaceutycznym istnieje duży nacisk na opracowanie reakcji chemicznych, które pozwolą uzyskać trójwymiarowe struktury takie jak nasza, ponieważ można je wykorzystać do odkrywania nowych leków” – powiedział Garg. „To badanie pokazuje, że wbrew stuletniemu obiegowemu przekonaniu chemicy mogą wytwarzać i wykorzystywać olefiny anty-Bredt do wytwarzania produktów o wartości dodanej”.
Odniesienie: „Rozwiązanie problemu syntezy olefin anty-Bredt” autorstwa Luca McDermott, Zach G. Walters, Sarah A. French, Allison M. Clark, Jiaming Ding, Andrew V. Kelleghan, KN Houk i Neil K. Garg, 1 listopad 2024, Nauka.
DOI: 10.1126/science.adq3519
Autorami badania są absolwenci i doktoranci UCLA, Luca McDermott, Zachary Walters, Sarah French, Allison Clark, Jiaming Ding i Andrew Kelleghan, a także wieloletni współpracownik Garga i ekspert w dziedzinie chemii obliczeniowej Ken Houk, wybitny profesor naukowy na UCLA .
Badania zostały sfinansowane ze środków Narodowe Instytuty Zdrowia.
